DE2216064C3 - Sensibilisiertes, silberaktiviertes, P tief 2 0 tief 5 -haltiges Radiophotolumineszenz-Glas hoher Empfindlichkeit und relativ geringer Predose sowie Verfahren zu seiner Herstellung und eine Verwendung - Google Patents

Description

(a) mit mindestens einem Oxid aus der Gruppe Zirkonium, Cer, Caesium, Platin, Antimon, Gerder Elemente As, Zr, Ce, Cs, Sb, Ge, Sn, Hf manium, Zinn, Hafnium in einer Konzentration von bis zu einer Konzentration von 0,1 Gewichts- 20 0,0001 bis 0,1 Gewichtsprozent und/oder Titan in Prozent bzw. Ti bis zu einer Konzentration bis einer Konzentration von 0,001 bis 0,003 Gewichtszu 0,003 Gewichtsprozent oder prezent enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung

(b) mit mindestens einem Halogenid aus der eines sensibilisierten Radiophotolmnineszenz-GIases Gruppe der Elemente As, Zr, Ce, Cs, Pt, Sb, 25 besteht darin, daß das Glas aus einem an sich be-Ge, Sn, Hf bis zu einer Konzentration von kannten Glasgemenge in vorzugsweise schwach oxi-0,1 Gewichtsprozent bzw. Ti bis zu einer Kon- dierender Atmosphäre erschmolzen wird, welches mit zentration bis zu 0,003 Gewichtsprozent oder mindestens einem Oxid aus der Gruppe der Elemente

. . As, Zr, Ce, Cs, Sb, Ge, Sn, Hf bis zu einer Konzen-

(c) mit mindestens einem Nitrat aus der Gruppe 30 tration von 0,1 Gewichtsprozent bzw. Ti bis zu einer der Elemente Ce, Cs und Sn bis zu einer Konzentration bis zu 0,003 Gewichtsprozent, und/oder Konzentration von 0,1 Gewichtsprozent do- mindestens einem Halogenid — vorzugsweise einem tiert wird. Fluorid oder Chlorid — aus der Gruppe der Elemente

As, Zr, Ce, Cs, Pt, Sb, Ge, Sn, Hf bis zu einer Konzen-

3. Verwendung eines Glases nach Anspruch 1 35 tration von 0,1 Gewichtsprozent bzw. Ti bis zu einer ?~_A. .^{als Radlo}P^hotolurnineszenz-Dosimetsrglas Konzentration bis zu 0,003 Gewichtsprozent, und/oder fur die integrierende Dosimetrie. mit mindestens einem Nitrat aus der Gruppe der

Elemente Ce. Cs und Sn bis zu einer Konzentration von 0,1 Gewichtsprozent dotiert wird.
40 Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich bei einer Sensibilisierung durch Dotierung neben der gewünschten Erhöhung der Empfindlichkeit lediglich die Predose ändert. Damit ist es nunmehr möglich, durch gezieltes Dotieren eine Optir.iierung hinsichtlich 45 der Empfindlichkeit und der Predose zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben. Ein an sich bekanntes Grundglas besteht beispielsweise aus 6,9 Gewichtsprozent Ag, 41,6 Gewichtsprozent LiPO₃ und 51,5 Gewichtsprozent A1(PO₃)₃.

_n. ρ _fi . . 50 Diese gewählte Grundglas-Zusammensetzung deckt

uie trnndung betrifft ein sensibilisiertes, silber- sich weitgehend mit Glasentwicklungen, wie sie bei-

aKtiviertes, P₂O₅-haltiges Radiophotolumineszenz- spielsweise von R. Y ο k ο t a et al in der FR-PS

Glas, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie eine 15 16 353 oder S. C a r ρ e η t i e r et al in der DT-AS

Verwendung dieses Glases. _{15 96 750} angegeben wurden.

Die Empfindlichkeit^(Sensibilität) von Radiophoto- 55 In der folgenden Tabelle wird unter A der Einfluß lumineszenz-GIasern hangt — wie alle Dosimeter- des Dotierungs-Elementes bzw. der Dotierungs-Koneigenscnaiten — von der Glaszusammensetzung, der zentration auf die Änderung der Empfindlichkeit Silberkonzentration sowie der Schmelz- und Temper- - gemessen in willkürlichen Einheiten - und unter B

d riÄ^e \ ,i^t ? ^{e C k e Γ} '"^{: >>HeaIth Ph}y^sics<<- der Einfluß des Dotierungs-Elementes bzw. der Dotie-

it Live»], it), bine fur viele Anwendungszwecke 60 rungs-Konzentration auf die Änderung der Predose

wünschenswerte Erhöhung der Empfindlichkeit durch - gemessen in Röntgen - dargestellt

Variieren d.eser Parameter beeinflußt oftmals maß- Für die Dotierung scheiden diejenigen Elemente

gebheh jeweils die anderen Eigenschaften in uner- . aus, die durch ihre E_lgenlumineszenz die Predose

wunsenter weise. _{stark ernöhen> die durch} Eigenfärbung in geringer

bo _lst es bekannt (vgl. K. Becker in: »Nuclear 65 Konzentration die Empfindlichkeit herabsetzen und/

Instruments and Methods«, 36 [1965], 323), daß Gläser oder die durch ihre radioaktiven Eigenschaften einen

Z\~ a-L ?l ^findIlchke't eine geringe Verwitterungs- Einsatz beispielsweise in der Personen-Dosimelrie

bestandteil besitzen und daß ein für die Empfind- unmöglich machen.

Dotierungs	A	0,003	0,006	0,009	I	0,015	B	0,003	0,006	0,009	0,015
element		0,56	0,53	0,46	0,41	Predose	1,35	1,52	1,73	2,30
	Empfindlichkeit	0,54	0,54	0,56	0,57		1,42	1,63	1,88	2,85
		0,56	0,56	0,56	0,56		1,43	1,45	1,45	1,48
		0,55	0,55	0,56	0,56	(Röntgen)	1,39	1,41	1,47	1,52
Ti	(willkürliche Einheit)	0,57	0,57	0,58	0,60		1,67	1,90	2,42	3,34
Ge		0,54	0,55	0,57	0,56		1,45	1,46	1,46	1,49
As		0,53	0,56	0,56	0,55		1,28	1,27	1,30	1,28
Zr		0,53	0,55	0,55	0,54		1,53	1,67	1,55	1,58
Sn	Dotierungs-Konzentrat jn (Gewichtsprozent]	0,56	0,56	0,57	0,56		1,43	1,58	1,70	1,88
Sb	0,001	0,55	0,56	0,55	0,56		1,38	1,42	1,43	1,52
Cs	0,61
Ce	0,54
Hf	0,55
Pt	0,54	Dotierungskonzentration (Gewichtsprozent)
0,55	0,001
0,54	1,32
0,53	1,33
0,53	1,32
0,54	1,34
0,53	1,32
1,33
1,28
1,35
1,33
1,32

Die iii der Tabelle angegebenen Werte für die Empfindlichkeit hängen vom angewandten Auswerteverfahren ab. Insbesondere die Form, die Oberflächenbearbeitung und die Kapselung der Dosimetergläser, aber auch die Konstruktion des Auswertegerätes sind für die Meßwert-Ermittlung mitentscheidend. Deshalb wird die Empfindlichkeit in der Tabelle in willkürlicher Einheit als Relativzahl angegeben, und zwar relativ zu einem bekannten, hochempfindlichen Laborglas. Dabei wies das undotierte Laborglas eine relative Empfindlichkeit von 0,54 ± 0,005 und eine Predose von (1,32 ± 0,009) R auf. Der Fehler der in der Tabelle angegebenen Meßwerte beträgt für di^ Empfindlichkeit ±0,008 (willkürliche Einheit) und für die Predose ±0,15 R.

Die Tabelle zeigt, daß die Dotier-Elemente As, Zr, Ce, Cs und Vt geringfügig und Sb, Ge, Sn und Hf in stärkerem Maße sensibilisierend, also empfindlichkeitserhöhend, wirken.

Das Titan nimmt überraschenderweise eine Sonderstellung ein. Im Dotierungskonzentrations-Bereich von 0,001 bis 0,003 Gewichtsprozent wirkt dieses Element wesentlich sensibilisierend, während es in Konzentrationen oberhalb 0,003 Gewichtsprozent diese spezielle Dosimetereigenschaft verschlechtert. Überraschend ist weiterhin die nur gelinge Zunahme der Predose von 1,32 auf 1,35 Röntgen in dem bevorzugten Dotierungskonzentrations-Bereich von 0,001 bis 0,003 Gewichtsprozent. Wegen dieser vernachlässigbaren Predose-Erhöhung im bevorzugten Dotierungskonzentrations-Bereich der Sensibilisierung eignet sich insbesondere Titan für eine praktische Anwendung.

Der Einfluß der genannten Dotierungs-Elemente auf die Änderungen der Empfindlichkeit und der Predose ist nicht von der oben angegebenen Grundglas-Zusammensetzung abhängig.

So wurde beispielsweise das Grundglas zum einen bei Konstanthaltung des Silber-Anteils durch eine Variation des Li-Al-Verhältnisses, zum anderen durch Austausch von jeweils 10 Gewichtsprozent LiPO₃ gegen Mg(PO₃)₂ oder Ca(PO₃)₂ variiert und dabei festgestellt, daß Variationen in der Grundglas-Zusammensetzung keine wesentlichen Auswirkungen auf die optimale Dotierungskonzentration haben und daß darüber hinaus der prozentuale Empfindlichkeits-Zuwachs in erster Näherung konstant bleibt.

In einer weiteren Versuchsreihe wurde ein Grundglas mit verschiedenen Silbergehalten und mit unterschiedlichen TiOj-Dotierungs-Anteilen erschmolzen. Dabei ist im oberen Teil der graphischen Darstellung die Empfindlichkeit und im unteren Teil die Predose jeweils als Funktion der TiO₂-Dotierungs-Konzentration für drei Phosphatgläser mit den Silbergehalten 3,6 Gewichtsprozent, 6,9 Gewichtsprozent und 10,3 Gewichtsprozent aufgetragen.
Der Kurvenverlauf zeigt, daß die Möglichkeit der Sensibilisierung mit abnehmendem Ag-Gehalt zunimmt. Die maximale Sensibilisierung liegt bei einer TiO₂-Dotierungs-Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent.

Der Verlauf der Kurven, die die Predose in Abhängigkeit von der TiO₂-Dotierung kennzeichnen, ist für alle drei gewählten Ag-Anteile im Grundglas gleichsinnig und im optimalen Sensibilisierungsbereich von 0,001 bis 0,003 Gewichtsprozent TiO₂ annähernd konstant.

Die Dotierung der Gemenge, aus denen die erfindungsgemäßen Gläser erschmolzen werden, erfolgt durch Zuschlag eines oder mehrerer entsprechender Elemente als Halogenide, insbesondere als Fluoride oder Chloride, oder als Oxide bzw. Nitrate, soweit die genannten Elemente als Oxide bzw. Nitrate existent sind. Es sei noch einmal hervorgehoben, daß das Grundglas auf der Basis bekannter silberaktivierter Phosphatgläser aufgebaut sein kann; es kann jedoch ebenso Abweichungen hinsichtlich ihrer prozentualen Gemengeanteile von bekannten Dosimetergläsern dieser Gruppe haben.

Die besonders gereinigten Substanzen werden in einem abgeschlossenen Quarztiegel in schwach oxidierender Atmosphäre, die vorzugsweise über die gesamte Schmelzzeit beizubehalten ist, im Elektroofen erschmolzen. Selbstverständlich liegt auch die Verwendung anderer technisch äquivalenter Tiegelmaterialien oder Schmelzofen im Rahmen dieser Erfindung.

Die erfindungsgemäßen, durch Dotierung sensibilisierlen Gläser werden vorzugsweise als Radiophotolumineszenz-Dosimetergläser für die integrierende Dosimetrie, d. h. zur additiven Registrierung beliebiger Folgen von Strahlen-Dosen, unabhängig von der zci'lichen Dosis-Verteilung, verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

lichkeit optimaler Silbergehalt gleichzeitig die Kinetik Patentansprüche: der Ridiophotolumineszenz und die y-Energieab- hängig'<eit festlegt (vgl. K. Becker in: »Health

1. Sensibilisiertes, silberaktiviertes, P₂O₅-haltiges physics«, 14 [1968], 17).

Radiophotolumineszenz-Glas hoher Empfindlich- 5 Die Möglichkeit einer Verbesserung der Empfindkeit und relativ geringer Predose, dadurch ge- lichkeit mußte also bisher mit einer Verschlechterung kennzeichnet, daß es mindestens eines der bzw. einer unerwünschten Veränderung anderer Dosi-Elemente As, Zr, Ce, Cs, Pt, Sb, Ge, Sn, Hf in metereigenschaften erkauft werden, so daß letztlich einer Konzentration von 0,0001 bis 0,1 Gewichts- eine bestimmungsgemäße Verwendung des Glases erprozent und/oder Ti in einer Konzentration von io neut in Frage gestel't werden mußte.

0,001 bis 0,003 Gewichtsprozent enthält. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ge-

2. v_erf_anren ^₁. Herstellung eines Glases nach nannten Nachteile bekannter Radiophotolumineszenz-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Gläser zu vermeiden und sensibilisierte Radiophotoeinem an sich bekannten Glas-Gemenge in vor- lumineszenz-Gläser sowie ein Verfahren zu ihrer Herzugsweise schwach oxidierender Atmosphäre er- 15 stellung und eine Verwendung anzugeben,
schmolzen wird, welches Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß das Glas mindestens eines der Elemente Arsen,'