CS263772B1 - Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation - Google Patents
Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation Download PDFInfo
- Publication number
- CS263772B1 CS263772B1 CS872835A CS283587A CS263772B1 CS 263772 B1 CS263772 B1 CS 263772B1 CS 872835 A CS872835 A CS 872835A CS 283587 A CS283587 A CS 283587A CS 263772 B1 CS263772 B1 CS 263772B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- water
- weight
- washing
- aluminiumtoytrit
- hours
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims abstract description 5
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- -1 aluminate aluminate Chemical class 0.000 abstract description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 abstract 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- TYAVIWGEVOBWDZ-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);phosphate Chemical group [Ce+3].[O-]P([O-])([O-])=O TYAVIWGEVOBWDZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Způsob úpravy povrchů materiálu pro scintilačni detektory nízkoenergetického beta záření a elektronů, jehož aktivní část tvoří monokrystal hlinitoytritého granátu nebo hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem, který je ve formě polotovaru vařen ve směsi 18 až 30 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCl) a 10 až 40 8 hmot. kyseliny dusičné (HNO3), přičemž zbytek tvoří voda (H2O), po omytí vodou (H2O) se vloží do kyseliny fosforečné (H3PO4) o koncentraci 80 až 99 8 hmot., se kterou se zahřívá na teplotu 180 až 400 °C po dobu 50 až 150 s a po promytí vodou (H2O) se temperuje v atmosféře vodíku (H2) při teplotě 1 500 až 1 750 °C po dobu 15 až 20 hodin. Po temperaci se polotovar opracuje do požadovaného tvaru a znovu se jeho povrch upravuje stejným postupem jako před temperaci ve vodíku, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO3) o koncentraci 50 až 70 8 hmot. po dobu 10 až 30 min při teplotě 50 až 70 °C s následným promytím vodou (H2O) a sušením při teplotě 50 až 70 °C po dobu 20 až 30 hodin. Tímto způsobem připravený scintilačni materiál vykazuje vysokou luminiscenční účinnost pro nízké energie elektronů a beta záření.A method for treating surfaces of scintillation detectors of low energy beta radiation and electrons, the active part of which consists of a single crystal of an aluminate aluminate garnet or a cerium activated aluminate perovskite which is in the form of a semi-finished product in a mixture of 18-30% by weight. hydrochloric acid (HCl) and 10 to 40 wt. nitric acid (HNO3), the remainder being water (H2O), after washing with water (H2O), is placed in phosphoric acid (H3PO4) at a concentration of 80-99% by weight, with which it is heated to 180-400 ° C for 50 to 150, after washing with water (H 2 O), is heated under a hydrogen (H 2) atmosphere at 1500 to 1750 ° C for 15 to 20 hours. After tempering, the workpiece is processed to the desired shape, and the surface is again treated in the same manner as before hydrogenation with 50 to 70% by weight of nitric acid (HNO3). for 10 to 30 min at 50 to 70 ° C followed by washing with water (H 2 O) and drying at 50 to 70 ° C for 20 to 30 hours. The scintillation material prepared in this way exhibits high luminescence efficiency for low electron energies and beta radiation.
Description
Vynález se týká úpravy materiálu na bázi monokrystalů hlinitoytritého perovskitu a hlinitoytritého granátu aktivovaného cerem pro scintilační detektory s vysokou účinností detekce nízkoenergetického beta záření a elektronů se zvýšenou luminiscenční účinností.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the treatment of a single crystal aluminoyltrium perovskite and cerium-activated aluminoyltrium garnet material for scintillation detectors with high detection efficiency of low energy beta radiation and electrons with enhanced luminescence efficiency.
V současné době se používají pro detekci nízkoenergetického beta záření a elektronů o energii v rozsahu 0 až 220 keV v kapalných a plynných prostředích detektory ve formě destiček a prášků, z nichž zaujímají význačné místo scintilátory na bázi hlinitoytritých perovskitů, hlinitoytritých granátů aktivovaných cerem, ceritolitnýoh skel a ytrium silikátů. Pro řadu aplikací, jako je například detekce izotopu tritia ve vodných roztocích, kdy dolet elektronů o energii max. 18 keV je velmi malý 0,05 až 0,1 jum je rozhodující pro detekční a luminiscenční účinnost přesná příprava scintilátoru s optimalizací povrchové vrstvy.At present, detectors in the form of platelets and powders are used for the detection of low-energy beta and electrons with energy in the range of 0 to 220 keV in liquid and gaseous environments. and yttrium silicates. For a number of applications, such as tritium isotope detection in aqueous solutions where electron range with a maximum energy of 18 keV is very small 0.05 to 0.1 µm, precise scintillator preparation with surface layer optimization is critical for detection and luminescence efficiency.
Oleptáním a následným promytím se odstraní mechanicky porušená vrstva po opracování, povrch však není dostatečně chemicky pasivní, dochází k sorbci iontů z okolí, zhoršování transmise povrchové vrstvy a tím k degradaci luminiscenčních vlastností scintilátoru.By etching and subsequent washing the mechanically damaged layer is removed after processing, but the surface is not sufficiently chemically passive, it absorbs the ions from the environment, degrades the transmission of the surface layer and thus degrades the luminescence properties of the scintillator.
Uvedené nedostatky odstraňuje příprava scintilačního detektoru nízkoenergetického beta záření a elektronů pro použití v plynných a kapalných prostředích na bázi monokrystalů hlinitoytritého granátu (YjAlgO^sCe, ozn. YAGiCe) nebo hlinitoytritého perovskitu (YA103:ozn. YAFsCe) aktivovaných cerem, jehož podstata vynálezu spočívá v tom že monokrystal YAG:Ce,Said drawbacks are eliminated preparation scintillation detector of low energy beta radiation, electrons for use in liquid and gaseous environments based on single crystals hlinitoytritého garnet (YjAlgO ^ SCE DT. YAGiCe) or hlinitoytritého perovskite (YA10 3: Ref. YAFsCe) activated by cerium, the essence of the invention consists in that the single crystal YAG: Ce,
YAPsCe se po vypěstování nařeže nebo nadrtí na kusy. Takto vytvořené polotovary jsou vytvářeny ve směsi 18 až 30 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCI) a 10 až 40 % hmot. kyseliny dusičné (HNO3) přičemž zbytek tvoří voda (HjO), dále se promyjí vodou (HjO) a vloží do kyseliny fosforečné (HjPO^) o koncentraci 80 až 99 S hmot. a zahřívají po dobu 50 až 150 s při teplotě 180 až 400 °C a po promytí vodou (HjO) se temperují v atmosféře vodíku <H2) při teplotě 1 500 až 1 750 °C po dobu 15 až 20 hodin. Po temperaci se polotovary dále opracují do tvaru destiček 0 2 až 50 mmx0,05 až 3 mm nebo drtí na prášek o velikosti zrna 1 až 100 ^im. Takto vytvořené destičky nebo prášek se znovu upravují stejným postupem jako před temperaci ve vodíku, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO3) o koncentraci 50 až 70 % hmot. po dobu 10 až 30 min při teplotě 50 až 70 °C s následným promytím ve vodě (H^O, a sušením při teplotě 50 až 70 °C po dobu 20 až 30 hodin.YAPsCe is cut or crushed into pieces after cultivation. The blanks thus formed are formed in a mixture of 18 to 30 wt. % hydrochloric acid (HCl) and 10 to 40 wt. nitric acid (HNO 3), the remainder being water (Hjo), then washed with water (Hjo) and put in phosphoric acid (HjPO ^) of 80 to 99 s by weight. and heated for 50 to 150 s at a temperature of 180 to 400 ° C, and after washing with water (H 2 O), heat in a hydrogen atmosphere (H 2 ) at a temperature of 1500 to 1750 ° C for 15 to 20 hours. After tempering, the blanks are further machined in the form of wafers 0 2 to 50 mm x 0.05 to 3 mm or crushed to a powder having a grain size of 1 to 100 µm. The plates or powder thus formed are reprocessed in the same manner as before hydrogenation, supplemented with 50 to 70% by weight nitric acid (HNO 3 ). for 10 to 30 min at 50 to 70 ° C followed by washing in water (H 2 O) and drying at 50 to 70 ° C for 20 to 30 hours.
Uvedený způsob přípravy způsobuje v první fázi, že při temperaci oleptaných polotovarů nedochází k difúzi iontů různých prvků, zvláště železa, které se vyskytují na povrchu po opracování na polotovary. Tyto ionty způsobuji neluminiscenění přechody a tím nižší luminiscenční účinnost. Leptání hotového prášku nebo destičky způsobí, že porušená vrstva která obsahuje zbytky leštiva je odstraněna. Tím je zvýšena transparentnost povrchové vrstvy a vzniklá vrstvička fosfátů ytria a ceru vytvoří přechodovou antireflexní vrstvu pro výstupní světlo.In the first stage, the preparation process does not cause the ions of the various elements, in particular the iron, to be diffused during tempering of the etched blanks, which occur on the surface after processing into blanks. These ions cause non-luminescence transitions and thus lower luminescence efficiency. Etching of the finished powder or pad causes the broken layer that contains the polish residues to be removed. This increases the transparency of the surface layer and the resulting layer of yttrium and cerium phosphates forms a transition antireflective layer for the output light.
Tako připravený materiál pro scintilační detektory vykazuje 1,5 až 3krát vyšší luminiscenč ní účinnost oproti scintilačnlm materiálům připraveným jinými způsoby.Such scintillation detector material exhibits 1.5 to 3 times higher luminescence efficiency than scintillation materials prepared by other methods.
PřikladlHe did
Z monokrystalu hlinitoytritého perovskitu (YAPiCe) o obsahu 0,1 % hmot. Ce byla připravena dr£ menší než 3 mm a takto vzniklý polotovar byl očištěn ve směsi 20 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCI) a 15 % hmot. kyseliny dusičné (HNO3), přičemž zbytek tvoří voda (HjO) a po promytí vodou (HjO) vložen do kyseliny fosforečné (I^POj) o koncentraci 80 % hmot. a leptán po dobu 100 s při teplotě 400 °C a po promytí vodou temperován v atmosféře vodíku (Hj) při teplotě 1 720 °C po dobu 17 hodin. Po temperaci byl polotovar dále drcen na požadovanou velikost zrna 50 až 80 ^un a znovu byl povrch upraven stejným způsobem jako před temperaci, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO3) o koncentraci 50 % hmot. po dobu 20 min při teplotě 70 °C s následným promytím vodou (HjO) a sušením při teplotě 70 °C po dobu 20 hodin. Takto připravený scintilační materiál byl použit jako detektor izotopu tritia ve vodném roztoku. Oproti detektoru YAP:Ce který byl připraven jiným způsobem bez dvojího leptání vykazoval tento materiál 2,4krát vyšší luminiscenční účinnost.Of 0.1 per cent by weight of peroxyite aluminoyltrium (YAPiCe) single crystal. A sheet of less than 3 mm was prepared and the blank thus obtained was purified in a 20 wt. % hydrochloric acid (HCl) and 15 wt. nitric acid (HNO 3), the remainder being water (Hjo) and washed with water (HJO) is inserted into the phosphoric acid (I ^ POJ) at a concentration of 80% by weight. and etched for 100 s at 400 ° C and, after washing with water, tempered in a hydrogen atmosphere (Hj) at 1720 ° C for 17 hours. After tempering, the preform was further crushed to a desired grain size of 50-80 µm and the surface was again treated in the same manner as before tempering, supplemented with 50 wt.% Nitric acid (HNO 3 ). for 20 min at 70 ° C followed by washing with water (H 2 O) and drying at 70 ° C for 20 hours. The scintillation material thus prepared was used as a tritium isotope detector in aqueous solution. Compared to the YAP: Ce detector which was prepared by another method without double etching, this material showed 2.4 times higher luminescence efficiency.
Příklad 2Example 2
Z monokrystalu hlinitoytritého granátu (YAGiCe) o obsahu 0,08 % hmot. ceru (Ce) byla připravena destička o 0 30x1,5 mm a takto vzniklý polotovar byl vyvařen ve směsi 30 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCI) a 10 % hmot. kyseliny dusičné (HNOp, přičemž zbytek tvoří voda, dále byla destička po promytí vodou (HjO) vložena do kyseliny fosforečné (H^PO^) o koncentraci 95 % hmot. a zahřívána po dobu 50 s při teplotě 300 °C. Dále byla destička promyta vodou (HjO, a po promytí temperována v atmosféře vodíku (H2) po dobu 15 hodin při teplotě 1 620 °C. Po temperaci byla destička opracována do tvaru scintilačního detektoru 0 20x1 mm a takto vytvořený detektor byl upraven stejným postupem jako před temperaci, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO^I o koncentraci 50 % hmot. po dobu 30 min a sušením při teplotě 50 °C po dobu 30 hodin. Takto vytvořený scintilační detektor byl použit pro detekci elektronů o energii 30 keV a vykazoval 2,5krát vyšší luminiscenční účinnost oproti detektoru, který byl leptán jenom po temperaci.Of a single crystal of aluminoyltrium garnet (YAGiCe) containing 0.08 wt. cerium (Ce) was prepared with a 0 30x1.5 mm plate and the thus formed stock was boiled in a 30 wt. % hydrochloric acid (HCl) and 10 wt. nitric acid (HNO 3, the remainder being water), the plate was washed with water (H 2 O), placed in 95% w / w phosphoric acid (H 2 PO 4) and heated for 50 s at 300 ° C. washed with water (Hjo and washing tempered in an atmosphere of hydrogen (H 2) for 15 hours at 1620 ° C. after tempering, the plate was worked into the shape of a scintillation detector 0 20x1 mm, and the thus formed detector was adjusted in the same manner as before tempering supplemented with 50 wt% nitric acid (HNO 4) for 30 min and dried at 50 ° C for 30 h. The scintillation detector thus generated was used to detect electrons with an energy of 30 keV and was 2.5 times higher luminescence efficiency over a detector that was only etched after tempering.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS872835A CS263772B1 (en) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS872835A CS263772B1 (en) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS283587A1 CS283587A1 (en) | 1988-09-16 |
CS263772B1 true CS263772B1 (en) | 1989-04-14 |
Family
ID=5366615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS872835A CS263772B1 (en) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS263772B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ305614B6 (en) * | 2014-11-07 | 2016-01-06 | Crytur, Spol.S R.O. | Modification method of monocrystalline scintillator surface and monocrystalline scintillator with surface modified by such a method |
-
1987
- 1987-04-22 CS CS872835A patent/CS263772B1/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ305614B6 (en) * | 2014-11-07 | 2016-01-06 | Crytur, Spol.S R.O. | Modification method of monocrystalline scintillator surface and monocrystalline scintillator with surface modified by such a method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS283587A1 (en) | 1988-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gartland et al. | Photoelectric work function of a copper single crystal for the (100),(110),(111), and (112) faces | |
US3806380A (en) | Method for hardening treatment of aluminum or aluminum-base alloy | |
RU2127711C1 (en) | Method of hardening glass articles and hardened article produced by the method | |
CN112008501B (en) | Method for improving aluminum nitride ceramic grinding surface flatness | |
US2998365A (en) | Treatment of diamonds | |
CS263772B1 (en) | Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation | |
US3317297A (en) | Method of chemically strengthening glass | |
US2780517A (en) | Separation of uranium from foreign substances | |
US3480474A (en) | Method for preparing semiconductor crystals | |
US3402024A (en) | Method of treating alumina | |
Anderson et al. | A search for scintillation in doped and orthorhombic lead fluoride | |
Kaminsky et al. | Effect of temperature on first-wall erosion by radiation blistering | |
Ayres et al. | Dislocation Arrangements Resulting from the Diffusion of Zn into Cu: Etch‐Pit Studies | |
US3010788A (en) | Method of separating strontium from other fission products | |
CN115245920A (en) | Cleaning method for semiconductor laser coating clamp | |
Dran et al. | Etching of fission tracks in silicate glasses by means of deionized water | |
Rodway et al. | Laser cleaning of GaAs surfaces in vacuo | |
US3295938A (en) | Method of polishing hygroscopic materials | |
US3725294A (en) | Method for dissolving plutonium dioxide | |
CN111393189B (en) | Method for removing particles on surface of ceramic product | |
Goland | Radiation-enhanced helium precipitation in copper | |
US2900228A (en) | Selective separation of uranium from thorium, protactinium and fission products by peroxide dissolution method | |
US2861866A (en) | Wet fluoride separation method | |
Butterworth et al. | Chemical consequences of nuclear activation in solids. Part 2.—Effects of the 35 Cl (n, α) 32 P reaction in potassium chloride crystals | |
NTI et al. | made with CSF graphite irradiated at 80 OC to 2.2 x lo2'nvt with an estimated total stored energy of 300 cal/g. When the irradiated CSF |