KR20030048218A - METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY - Google Patents

METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY Download PDF

Info

Publication number
KR20030048218A
KR20030048218A KR1020010078087A KR20010078087A KR20030048218A KR 20030048218 A KR20030048218 A KR 20030048218A KR 1020010078087 A KR1020010078087 A KR 1020010078087A KR 20010078087 A KR20010078087 A KR 20010078087A KR 20030048218 A KR20030048218 A KR 20030048218A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
caso
series
solvent
caso4
Prior art date
Application number
KR1020010078087A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100460386B1 (en
Inventor
김장렬
장시영
양정선
이정일
남영미
Original Assignee
한국원자력연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구소 filed Critical 한국원자력연구소
Priority to KR10-2001-0078087A priority Critical patent/KR100460386B1/en
Publication of KR20030048218A publication Critical patent/KR20030048218A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100460386B1 publication Critical patent/KR100460386B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7713Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method for preparing a CaSO4-based TL (thermoluminescence) powder is provided, to improve the crystallinity of the CaSO4-based TL powder by enabling the noncrystalline powder and the crystalline power to be separated easily. CONSTITUTION: The method comprises the steps of mixing a calcium compound with a TL activator in the presence of sulfuric acid; heating the mixture to obtain a CaSO4-based TL powder; pulverizing the obtained CaSO4-based TL powder; washing the pulverized powder with a solvent; and separating the washed powder according to the size and heating the separated one. Preferably the calcium compound is a hydrate of Ca(NO3)2; the TL activator is an oxide of an activator comprising Dy, Mn, Tm or Sm; and the solvent is distilled water, acetone or ethanol. The pulverized one has a size of 100 micrometers and the heating is carried out at a temperature of 550-750 deg.C for 0.5-2 hours.

Description

결정성이 향상된 CaSO₄계열 TL 분말의 제조방법{METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY}METHODS FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY}

본 발명은 결정성이 향상된 CaSO4계열 TL 분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, CaSO4계열 TL 분말을 제조 및 분쇄 후 용매로 세척하여 결정성 CaSO4계열 TL 분말을 추출하고, 추출된 CaSO4계열 TL 결정성 분말을 건조 및 입자 크기에 따라 분리후 열처리하는 과정으로 이루어진 CaSO4계열 TL 분말의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing CaSO 4 series TL powder with improved crystallinity. More specifically, CaSO 4 series TL powder is prepared and pulverized, washed with a solvent to extract crystalline CaSO 4 series TL powder, and extracted. The present invention relates to a method for preparing CaSO 4 series TL crystalline powder, which is composed of a process of separating and drying the CaSO 4 series TL crystalline powder according to drying and particle size.

일반적으로 인체에 대한 방사선 피폭선량을 측정하기 위해 사용되는 개인피폭선량계로는 대표적으로 TLD(Thermoluminescence Dosimeter)와 필름뱃지(Film Badge)가 있다.In general, personal dose dosimeters used to measure the radiation dose to the human body include TLD (Thermoluminescence Dosimeter) and Film Badge (Film Badge).

TLD는 TL 물질에 방사선(X-선, γ선, β선 등)을 쬐인 후 가열할 때 빛으로 방출되는 TL 양이 흡수한 방사선의 선량에 비례하는 성질을 이용하여 선량을 평가하는 선량계이다. 상기 TLD는 크기가 소형이어서 매우 작은 영역의 선량을 측정할 수 있고, 임의의 크기와 형태로 소자화가 가능하며, 선량측정 범위가 10-6∼103Gy로 넓다는 장점이 있다. 그 결과 TLD는 개인피폭선량 측정, 환경방사선량 측정 및 환자의 진단과 치료시의 흡수선량 측정 등에 많이 사용되고 있고, 긴급시의 환경방사능 관리에도 이상적이다[M. Oberhofer and A. Scharmann,Applied Thermoluminescence Dosimetry, Adam Hilger Ltd., Bristol 1981; R. Chen and Y. Kirsh,Analysis of Thermally Stimulated Processes, Pregamon Press, Oxford,1981].TLD is a dosimetry that evaluates dose using the property that the amount of TL emitted as light when heated after exposing radiation (X-ray, γ-ray, β-ray, etc.) to TL material is proportional to the dose of radiation absorbed. Since the TLD is small in size, it is possible to measure a dose in a very small area, can be elementized in an arbitrary size and shape, and has a merit in that a dosimetry range is 10 -6 to 10 3 Gy. As a result, TLD is widely used for the measurement of individual exposure dose, the measurement of environmental radiation dose and the measurement of absorbed dose during diagnosis and treatment of patients. It is also ideal for emergency radioactivity management [M. Oberhofer and A. Scharmann, Applied Thermoluminescence Dosimetry , Adam Hilger Ltd., Bristol 1981; R. Chen and Y. Kirsh, Analysis of Thermally Stimulated Processes , Pregamon Press, Oxford, 1981].

TLD 물질은 유효원자번호가 공기 (Zeff=7.64) 또는 인체조직 (Zeff=7.42)과 유사한 조직등가 TL물질(LiF, Li2B4O7및 MgB4O7등)과 뼈(Zeff=14)와 유사한 비조직등가 TL물질(CaSO4, CaF2등)로 나눌 수 있다. 조직등가 TL물질은 광자에 대한 상호작용이 인체조직과 비슷하여 개인피폭선량 측정에 유리하지만, 비조직등가 TL물질에 비해 TL감도가 낮다는 단점이 있다. 반면 비조직등가 TLD는 TL감도가 높아 환경방사선과 같은 미약 방사선 측정에 유리한 장점이 있지만 개인피폭선량 평가에 사용하기 위해서는 광자에 대한 에너지반응(energy response) 값이 크기 때문에 에너지의존성 보상을 위한 부가적인 필터를 필요로 한다.TLD materials include tissue equivalent TL materials (LiF, Li 2 B 4 O 7 and MgB 4 O 7 ) and bones (Zeff = 14) whose effective atomic number is similar to air (Zeff = 7.64) or human tissue (Zeff = 7.42). And similar non-tissue equivalent TL materials (CaSO 4 , CaF 2, etc.). Tissue equivalent TL materials are advantageous for measuring individual exposure doses because their interaction with photons is similar to human tissues, but they have a lower TL sensitivity than non-tissue equivalent TL materials. On the other hand, the non-tissue equivalent TLD has a high TL sensitivity, which is advantageous for measuring weak radiation such as environmental radiation. in need.

ICRP 60 권고[ICRP, 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection, ICRP Publication 60, Pergamon Press, Oxford, New York, 1990]에서는 선형무발단(linear non-threshold) 선량 가설에 바탕을 둔 확률적 영향(stochastic effects)의 발생을 제한하기 위하여, 합리적으로 달성할 수 있는 한 충분히 낮게(as low as reasonably achievable: ALARA) 선량을 유지하는 것을 요구하고 있다. 상기 ALARA 선량을 유지하기 위해서는 저선량 영역인 10-7∼10-4Gy 선량 영역에서 보다 정밀하고 정확한 선량평가를 필요로 하며, 기존의 선량계에 비해 감도가 높은 선량평가 시스템이나 고감도 TL물질로써 이러한 목적을 달성할 수 있다. 이 목적에 부합되는 고감도 TL물질로서 CaSO4:Dy TL 물질이 있다. 상기CaSO4:Dy TL 물질은 제조된 CaSO4:Dy TL 분말을 캡슐 또는 전문적으로 제조된 용기안에 넣어서 사용하거나, 테프론과 섞어서 소자로 만들어 사용하며, 본 발명자들에 의해 개발된 인 화합물을 접착제로 사용하여 소자로 만들어 사용한다.ICRP 60 Recommendations [ICRP, 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection, ICRP Publication 60, Pergamon Press, Oxford, New York, 1990] suggest that stochastic effects based on linear non-threshold dose hypotheses ( In order to limit the occurrence of stochastic effects, it is required to keep the dose as low as reasonably achievable (ALARA). In order to maintain the ALARA dose, more accurate and accurate dose assessment is required in the low dose range of 10 -7 to 10 -4 Gy dose range, and as a dose assessment system or a highly sensitive TL material with higher sensitivity than conventional dosimeters Can be achieved. There is a CaSO 4 : Dy TL material as a high sensitivity TL material for this purpose. The CaSO 4 : Dy TL material is prepared by using the prepared CaSO 4 : Dy TL powder in a capsule or a professionally prepared container, or mixing it with Teflon to form an element, and using the phosphorus compound developed by the inventors as an adhesive. Use it to make an element.

한편, CaSO4:Dy TL 분말의 제조방법은 야마시타(Yamashita) 등에 의해 보고되었다[T. Yamashita, N. Nada, H. Onishi and S. Kitamura,Health phys., 1971, 21, 295∼300]. 야마시타에 의한 제조방법은 하기 반응식 1과 같이 나타낸다.On the other hand, a manufacturing method of CaSO 4 : Dy TL powder has been reported by Yamashita et al. [T. Yamashita, N. Nada, H. Onishi and S. Kitamura, Health phys. , 1971, 21, 295-300. The manufacturing method by Yamashita is shown by following Reaction Formula 1.

상기 반응식 1에서 보는 바와 같이, CaSO4:Dy TL 분말은 CaSO4·2H2O와 Dy2O3를 황산용액에 용해시켜 포화된 CaSO4수용액을 제조한 후, 황산 용액을 증발시키는 과정으로 이루어져 있으며, 상기 황산 용액을 증발시키는 과정 중에 CaSO4결정성을 얻을 수 있다. 얻어진 CaSO4:Dy TL 분말의 직경은 0.5∼2.0 ㎜이다. 상기 제조방법은 활성체로 Dy2O3뿐만 아니라 Tm2O3를 사용할 수 있다.As shown in Scheme 1, CaSO 4 : Dy TL powder is prepared by dissolving CaSO 4 · 2H 2 O and Dy 2 O 3 in sulfuric acid solution to prepare a saturated CaSO 4 aqueous solution, and then evaporate the sulfuric acid solution In addition, CaSO 4 crystallinity may be obtained during evaporation of the sulfuric acid solution. The diameter of the obtained CaSO 4 : Dy TL powder is 0.5 to 2.0 mm. The preparation method may use Tm 2 O 3 as well as Dy 2 O 3 as an activator.

상기 제조방법에 의해 제조된 CaSO4:Dy TL 분말은 결정성 분말과 비결정성 분말이 혼합되어 이루어져 있으며, 비결정성의 분말은 매우 미세하며, 결정성 분말의 표면에 흡착되어 있다. 비결정성의 분말은 발광곡선에서 저온 피크가 매우 높으며, 주피크는 매우 낮아서 TL 물질로 이용하기에는 부적합하며, 이로 인해 CaSO4:Dy TL 분말의 TL 감도를 감소시키며, 페이딩 비율을 증가시킨다.CaSO 4 : Dy TL powder prepared by the above production method is composed of a mixture of crystalline powder and amorphous powder, the amorphous powder is very fine, is adsorbed on the surface of the crystalline powder. The amorphous powder has a very high low temperature peak in the emission curve, the main peak is very low, which is not suitable for use as a TL material, thereby reducing the TL sensitivity of the CaSO 4 : Dy TL powder and increasing the fading ratio.

이에, 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하고자, CaSO4계열 TL 분말의 제조방법에 있어서, CaSO4계열 TL 분말을 제조 및 분쇄 후 용매로 세척하여 결정성 CaSO4계열 TL 분말을 추출하고, 추출된 CaSO4계열 TL 분말을 건조 및 입자 크기에 따라 분리하고 열처리하여 CaSO4계열 TL 분말을 제조하였으며, 상기 제조방법을 이용하여 결정성 분말을 용이하게 추출하여 결정성을 향상시킬 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하였다.Thus, the inventors of the manufacturing method of trying to solve the above problems, CaSO 4 Series TL powder, washing the CaSO 4 Series TL powder as after production and milling solvents to extract the deterministic CaSO 4 Series TL powder, extract CaSO 4 series TL powder was isolated by drying and particle size, and then heat treated to prepare CaSO 4 series TL powder, and it was found that the crystalline powder can be easily extracted to improve crystallinity using the above production method. The invention has been completed.

본 발명의 목적은 결정성이 향상된 CaSO4계열 TL 분말의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing CaSO 4 series TL powder with improved crystallinity.

도 1은 본 발명의 CaSO4계열 TL 분말의 제조방법의 일례를 도식화한 것이며, 1 is a schematic diagram of an example of a manufacturing method of CaSO 4 series TL powder of the present invention,

도 2a는 본 발명의 증류수 세척으로 제거된 CaSO4:Dy TL 분말을 나타낸 주사전자현미경 (scanning electron microscope, SEM) 사진이며, Figure 2a is a scanning electron microscope (Scanning electron microscope, SEM) photograph showing the CaSO 4 : Dy TL powder removed by washing the distilled water of the present invention,

도 2b는 본 발명의 증류수 세척 후 CaSO4:Dy TL 분말을 나타낸 주사전자현미경사진이며, Figure 2b is a scanning electron micrograph showing the CaSO 4 : Dy TL powder after washing with distilled water of the present invention,

도 3은 본 발명의 CaSO4:Dy TL 분말의 발광곡선을 나타낸 그래프이며, 3 is a graph showing the emission curve of CaSO 4 : Dy TL powder of the present invention,

도 4는 본 발명에서 증류수를 이용한 세척 전 및 세척 후 CaSO4:Dy TL 분말의 발광곡선을 나타낸 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the emission curve of CaSO 4 : Dy TL powder before and after washing with distilled water in the present invention.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 결정성이 향상된 CaSO4계열 TL 분말의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing CaSO 4 series TL powder with improved crystallinity.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

칼슘(Ca) 화합물과 TL 활성제를 황산 존재하에 혼합하는 단계(단계 1),Mixing the calcium (Ca) compound with the TL activator in the presence of sulfuric acid (step 1),

얻어진 혼합물을 가열하여 CaSO4계열 TL 분말을 얻는 단계(단계 2),Heating the obtained mixture to obtain a CaSO 4 series TL powder (step 2),

얻어진 CaSO4계열 TL 분말을 분쇄하는 단계(단계 3),Grinding the obtained CaSO 4 series TL powder (step 3),

상기 분쇄된 CaSO4계열 TL 분말을 용매로 세척하는 단계(단계 4), 및Washing the ground CaSO 4 series TL powder with a solvent (step 4), and

상기 세척된 CaSO4계열 TL 분말을 입자 크기(grain size)에 따라 분리 및 열처리하는 단계(단계 5)로 이루어진 CaSO4계열 TL 분말의 제조방법을 포함한다.It includes a method for producing a CaSO 4 series TL powder consisting of the step (step 5) of separating and heat-treating the washed CaSO 4 series TL powder according to the grain size (grain size).

단계 1은 칼슘 화합물과 TL 활성제를 황산 존재하에 혼합하는 것으로, 칼슘 화합물은 칼슘 및 가열시 휘발성을 나타내는 음이온이 결합된 이온화합물로서, 바람직하게는 Ca(NO3)2의 수화물을 사용하며, TL 활성제는 Dy, Mn, Tm 또는 Sm으로 이루어진 활성체의 산화물을 사용한다.Step 1 is a mixture of a calcium compound and a TL activator in the presence of sulfuric acid. The calcium compound is an ionic compound of calcium and an anion which exhibits volatility upon heating. Preferably, a hydrate of Ca (NO 3 ) 2 is used. The activator uses an oxide of the activator consisting of Dy, Mn, Tm or Sm.

단계 2는 상기 혼합물을 320℃에서 6∼7 시간 동안 가열하여 반응시키고 황산은 증발시켜 CaSO4계열 TL 분말을 제조한다. 얻어진 CaSO4계열 TL 분말은 용기의 기벽에 생성되며, 그 색은 투명한 색으로 결정성을 나타내고 있다.Step 2 is reacted by heating the mixture at 320 ℃ for 6-7 hours and sulfuric acid is evaporated to prepare CaSO 4 series TL powder. The obtained CaSO 4 series TL powder is formed on the base wall of the container, and the color thereof shows crystallinity as a transparent color.

단계 3은 상기 얻어진 CaSO4계열 TL 분말에 존재하는 황산을 제거하기 위해 증류수로 세척하고, 건조시킨 후 분쇄한다. 상기 건조는 약한 열을 가하여 완전히건조시키는 정도이고, 아세톤을 이용하면 건조 시간을 단축할 수 있다. 또한 분쇄된 분말의 크기는 약 100 ㎛ 이하의 크기를 유지하도록 한다.Step 3 is washed with distilled water to remove sulfuric acid present in the CaSO 4 series TL powder obtained, dried and milled. The drying is a degree to dry completely by applying a weak heat, using acetone can shorten the drying time. In addition, the size of the pulverized powder is to maintain the size of about 100 ㎛ or less.

단계4는 상기 분쇄된 CaSO4계열 TL 분말을 용매를 이용하여 CaSO4계열 TL 분말에 존재하는 비결정성 CaSO4계열 TL 분말을 제거한다.Step 4 removes the amorphous CaSO 4 series TL powder present in the CaSO 4 series TL powder using the pulverized CaSO 4 series TL powder.

상기 분쇄된 CaSO4계열 TL 분말은 비결정성 분말 및 결정성 분말이 혼합되어 있는 상태로 존재하며, 상기 비결정성 분말이 결정성 분말의 표면을 둘러싸고 있어, 결정성에 의한 TL 감도를 저하시키는 원인이 된다. 이에, 용매를 이용하여 비결정성 분말을 제거한다. CaSO4계열 TL 분말과 용매를 혼합하면, 비중이 낮은 비결정성 분말은 용매의 상층부에 뜨게 되며, 나머지 결정성 분말은 가라앉게 되는데, 이때 비결정성 분말을 포함한 용매의 상층부를 제거하므로써 비결정성 분말을 용이하게 제거할 수 있다.The pulverized CaSO 4 series TL powder exists in a state where the amorphous powder and the crystalline powder are mixed, and the amorphous powder surrounds the surface of the crystalline powder, which causes a decrease in TL sensitivity due to crystallinity. . Thus, the amorphous powder is removed using a solvent. When the CaSO 4 series TL powder and the solvent are mixed, the low specific gravity amorphous powder floats on the upper layer of the solvent and the remaining crystalline powder sinks. At this time, the amorphous powder is removed by removing the upper layer of the solvent including the amorphous powder. It can be easily removed.

도 2에서 보는 바와 같이, 증류수 세척시 제거된 CaSO4계열 TL 분말은 거의 결정을 포함하고 있지 않음을 알 수 있으며, 증류수 세척후 얻은 CaSO4계열 TL 분말은 대부분의 결정성을 포함하고 있음을 알 수 있다. 상기 결과로부터 세척을 통해 CaSO4계열 TL 분말 내의 비결정성 분말을 제거하고, 결정성 분말을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2 , it can be seen that CaSO 4 series TL powders removed during distilled water washing contained almost no crystals, and CaSO 4 series TL powders obtained after distilled water washing contained most of the crystallinity. Can be. From the above results, it can be seen that the amorphous powder in the CaSO 4 series TL powder can be removed by washing to obtain a crystalline powder.

용매는 통상적으로 사용할 수 있는 용매로 TL 분말을 녹이지 않는 용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 증류수, 아세톤 또는 에탄올을 사용할 수 있다. 상기 용매 세척 단계는 수차례 반복하여 CaSO4계열 TL 분말 내의 비결정성 분말을 제거하는데, 상기 세척 단계는 최대 3회 세척하는 것이 바람직하며, 용매의 사용량에 따라 달라질 수 있다. 1회 세척시 용매의 양은 150∼200 ㎖/TL 분말 12 g 이 바람직하다.The solvent may be a solvent which does not dissolve the TL powder as a solvent that can be commonly used, preferably distilled water, acetone or ethanol. The solvent washing step is repeated several times to remove the amorphous powder in the CaSO 4 series TL powder, the washing step is preferably washed up to three times, it may vary depending on the amount of solvent used. The amount of solvent in one wash is preferably 12 g of 150 to 200 ml / TL powder.

상기 제거된 비결정성 분말은 전체 CaSO4계열 TL 분말에 대해 12∼17 중량%이다.The amorphous powder removed is 12-17% by weight relative to the total CaSO 4 series TL powder.

단계 5는 상기 세척된 CaSO4계열 TL 분말을 직경에 따라 분리 및 열처리한다.Step 5 separates and heat-treats the washed CaSO 4 series TL powder according to the diameter.

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 CaSO4계열 TL 분말은 용매로 세척하여 CaSO4계열 TL 분말의 결정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 분말의 TL 감도도 더욱 향상시킬 수 있다.CaSO 4 series TL powder prepared by the production method of the present invention can be further washed by the solvent to further improve the crystallinity of CaSO 4 series TL powder, thereby further improving the TL sensitivity of the powder.

도 3에서 보는 바와 같이, 증류수에 의해 제거된 CaSO4계열 TL 분말은 비결정성 CaSO4계열 TL 분말의 전형적인 TL 곡선을 나타내며, 120℃ 부근에 나타나는 저온 피크가 매우 강하게 나타나고 있으며, 210℃ 부근에 나타나는 고온 피크는 매우 낮게 나타나고 있다. 반면, 증류수 세척 후 CaSO4계열 TL 분말은 결정성 CaSO4계열 TL 분말의 전형적인 TL 곡선을 나타내고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 , the CaSO 4 series TL powder removed by distilled water shows a typical TL curve of amorphous CaSO 4 series TL powder, and the low temperature peak appearing near 120 ° C. is very strong and appears around 210 ° C. High temperature peaks appear very low. On the other hand, CaSO 4 series TL powder after washing with distilled water shows a typical TL curve of crystalline CaSO 4 series TL powder.

또한, 본 발명의 제조방법을 통하여, CaSO4계열 TL 분말 내에 존재하는 비결정성 분말을 쉽게 제거할 수 있으며, 이로 인해 결정성이 향상되어 더욱 우수한 TL 감도를 나타내고 있다. 구체적으로,도 4에서 보는 바와 같이, 본 제조방법으로 제조된 CaSO4:Dy TL 결정성 분말의 감도가 용매 세척 단계를 거치지 않은 CaSO4:Dy TL 분말의 감도에 비해 약 1.1 배 이상 증가함을 알 수 있다. 이러한 CaSO4:Dy TL 결정성 분말을 이용한다면 TL 소자의 감도도 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, through the production method of the present invention, it is possible to easily remove the amorphous powder present in the CaSO 4 series TL powder, thereby improving the crystallinity is showing a better TL sensitivity. Specifically, as shown in FIG. 4 , the sensitivity of the CaSO 4 : Dy TL crystalline powder prepared by the present method is increased by about 1.1 times or more compared to the sensitivity of the CaSO 4 : Dy TL powder which is not subjected to the solvent washing step. Able to know. If CaSO 4 : Dy TL crystalline powder is used, the sensitivity of the TL device can be further improved.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> CaSOExample 1 CaSO 44 계열 TL 분말의 제조방법 1Manufacturing Method of Series TL Powder 1

0.0373 g의 Dy2O3를 10 ㎖의 묽은 황산 수용액에 용해시킨 후 진한 황산이든 플라스크에 붓고, 23.625 g의 Ca(NO3)2·4H2O를 첨가하였다. 상기 플라스크를 320 ℃에서 가열하여 진한 황산을 증류시켰다. 진한 황산이 증류되면서 플라스크 내벽에 CaSO4:Dy 결정성이 형성되었다. 상기 형성된 결정성을 분리하여 증류수로 3번 씻어낸 후 분쇄하여 200 ℃에서 30 분 건조시켰다. 230 mesh(63 ㎛) 체를 이용하여 63 ㎛ 이상인 결정성 및 63 ㎛ 이하인 결정성을 분리한 후 650 ℃에서 1 시간 동안 열처리하였다. 제조된 CaSO4:Dy TL 분말은 약 12 g이었다.0.0373 g of Dy 2 O 3 was dissolved in 10 ml of dilute sulfuric acid aqueous solution, then poured into a flask, either concentrated sulfuric acid, and 23.625 g of Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O was added. The flask was heated at 320 ° C. to distill the concentrated sulfuric acid. Distillation of the concentrated sulfuric acid formed CaSO 4 : Dy crystallinity on the inner wall of the flask. The crystallization formed was separated, washed three times with distilled water, and then ground and dried at 200 ° C. for 30 minutes. The crystallinity of 63 μm or more and the crystallinity of 63 μm or less were separated using a 230 mesh (63 μm) sieve, and then heat-treated at 650 ° C. for 1 hour. The CaSO 4 : Dy TL powder prepared was about 12 g.

<실시예 2> CaSOExample 2 CaSO 44 계열 TL 분말의 제조방법 2Manufacturing Method of Series TL Powder 2

제조된 CaSO4:Dy TL 분말을 에탄올을 이용하여 3 회 세척한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하였다.A CaSO 4 : Dy TL powder was washed three times with ethanol, and the same method as in Example 1 was performed.

<실시예 3> CaSOExample 3 CaSO 44 계열 TL 분말의 제조방법 3Manufacturing Method of Series TL Powder 3

제조된 CaSO4:Dy TL 분말을 아세톤을 이용하여 3 회 세척한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하였다.The same method as in Example 1 was performed except that the prepared CaSO 4 : Dy TL powder was washed three times with acetone.

<실험예 1> 표면 측정Experimental Example 1 Surface Measurement

증류수에 의해 씻겨 나간 분말과 남은 분말의 결정성을 확인하기 위하여 SEM(Hitachi X-650)를 이용하여 측정하였다. 결과는도 2에 나타내었다.In order to confirm the crystallinity of the powder washed out with distilled water and the remaining powder was measured using SEM (Hitachi X-650). The results are shown in Fig.

도 2a는 증류수로 세척되어 씻겨 나간 분말을 나타낸 SEM 사진이며,도 2b는 세척 후 분말을 나타낸 SEM 사진이다.도 2에서 보는 바와 같이, (a)의 분말은 거의 결정이 존재하지 않으며, (b)의 분말은 결정체가 형성되어 있음을 알 수 있다. 이로 인해, 증류수에 의해 비결정성 분말과 결정성 분말의 분리할 수 있음을 알 수 있다. Figure 2a is a SEM photograph showing the powder washed out with distilled water, Figure 2b is a SEM photograph showing the powder after washing. As shown in FIG. 2 , the powder of (a) has almost no crystals, and the powder of (b) shows that crystals are formed. For this reason, it can be seen that the amorphous powder and the crystalline powder can be separated by distilled water.

<실험예 2> 비결정성 분말과 결정성 분말의 감도 비교Experimental Example 2 Comparison of Sensitivity between Amorphous Powder and Crystalline Powder

상기 증류수에 의해 분리된 비결정성 분말과 결정성 분말의 감도를 비교하기 위하여, 상기 실시예 1에서 분리된 비결정성 분말과 결정성 분말을 한국원자력연구소 보유137Cs γ선으로 조사시킨 후 TLD 판독장치(Teledyne system 310, USA)를 사용하여 TL 곡선을 측정하고 방사선에 대한 TL 감도를 분석하였다. 결과는도 3에 나타내었다.In order to compare the sensitivity of the amorphous powder and the crystalline powder separated by the distilled water, the TLD reading apparatus after irradiating the amorphous powder and the crystalline powder separated in Example 1 with 137 Cs γ ray owned by the Korea Atomic Energy Research Institute (Teledyne system 310, USA) was used to measure the TL curve and analyze the TL sensitivity to radiation. The results are shown in Fig.

도 3에서 보는 바와 같이, 비결정성 분말의 발광곡선은 결정성 분말의 발광곡선과 달리 저온 피크가 매우 높으며, 주피크는 매우 낮아서 TL 물질로 이용하기에는 부적합함을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 , the light emission curve of the amorphous powder has a very high low temperature peak, unlike the light emission curve of the crystalline powder, and the main peak is very low, which is not suitable for use as a TL material.

<실험예 3> TL 감도 측정Experimental Example 3 TL Sensitivity Measurement

상기 증류수에 의해 추출된 CaSO4:Dy TL 분말과 본 발명의 추출 방법을 거치지 않은 CaSO4:Dy TL 분말의 결정성 분말의 감도를 비교하기 위하여, 직경이 63∼100 ㎛인 각각의 CaSO4:Dy TL 분말을 한국원자력연구소 보유137Cs γ선으로 조사시킨 후 TLD 판독장치(Teledyne system 310, USA)를 사용하여 발광곡선을 측정하고 방사선에 대한 TL 감도를 분석하였다. 결과는도 4에 나타내었다.In order to compare the sensitivity of the CaSO 4 : Dy TL powder extracted with distilled water and the crystalline powder of CaSO 4 : Dy TL powder not subjected to the extraction method of the present invention, each CaSO 4 : 63-100 μm in diameter: Dy TL powder was irradiated with 137 Cs γ-rays owned by the Korea Atomic Energy Research Institute, and then luminescence curves were measured using a TLD reader (Teledyne system 310, USA) and analyzed for TL sensitivity to radiation. The results are shown in Fig.

도 4에서 보는 바와 같이, 종래의 추출 방법을 거치지 않은 CaSO4:Dy TL 분말의 TL 감도에 비해, 본 발명의 CaSO4:Dy TL 분말의 TL 감도가 1.1 배 이상 향상됨을 알 수 있으며, 이는 비결정성 분말에 의한 TL 감도 저하를 방지할 수 있다.As shown in Figure 4 , compared to the TL sensitivity of the CaSO 4 : Dy TL powder without a conventional extraction method, it can be seen that the TL sensitivity of the CaSO 4 : Dy TL powder of the present invention is improved by 1.1 times or more. The fall of TL sensitivity by qualitative powder can be prevented.

상술한 바와 같이, 본 발명은 용매를 이용하여 CaSO4계열 TL 분말 내의 비결정성 분말을 쉽게 제거하여 결정성 CaSO4계열 TL 분말을 얻을 수 있어 최적의 TL 감도를 갖는 CaSO4계열 TL 분말을 제조할 수 있다.As described above, the present invention using a solvent CaSO 4 series to easily remove the non-crystalline powder in the TL powder crystalline CaSO 4 sequence obtained TL powder I to prepare a CaSO 4 Series TL powder has an optimum TL sensitivity Can be.

Claims (8)

칼슘화합물과 TL 활성제를 황산 존재하에 혼합시키는 단계(단계 1),Mixing the calcium compound with the TL activator in the presence of sulfuric acid (step 1), 얻어진 혼합물을 가열하여 CaSO4계열 TL 분말을 얻는 단계(단계 2),Heating the obtained mixture to obtain a CaSO 4 series TL powder (step 2), 얻어진 CaSO4계열 TL 분말을 분쇄하는 단계(단계 3),Grinding the obtained CaSO 4 series TL powder (step 3), 상기 분쇄된 CaSO4계열 TL 분말을 용매로 세척하는 단계(단계 4), 및Washing the ground CaSO 4 series TL powder with a solvent (step 4), and 상기 세척된 CaSO4계열 TL 분말을 입자 크기에 따라 분리 및 열처리하는 단계(단계 5)로 이루어진 것을 특징으로 하는 CaSO4계열 TL 분말의 제조방법.Separating and heat-treating the washed CaSO 4 series TL powder according to the particle size (step 5), characterized in that the manufacturing method of CaSO 4 series TL powder. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1의 칼슘 화합물이 Ca(NO3)2의 수화물인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the calcium compound of step 1 is a hydrate of Ca (NO 3 ) 2 . 제 1항에 있어서, 상기 단계 1의 TL 활성제가 Dy, Mn, Tm 또는 Sm으로 이루어진 활성제의 산화물인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the TL activator of step 1 is an oxide of the activator consisting of Dy, Mn, Tm or Sm. 제 1항에 있어서, 상기 단계 3의 분쇄된 CaSO4계열 TL 분말이 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the pulverized CaSO 4 series TL powder of step 3 is characterized in that less than 100 ㎛. 제 1항에 있어서, 상기 단계 4의 세척이 CaSO4계열 TL 분말과 용매를 혼합한 후 비결정성 분말을 포함한 용매의 상층부를 제거하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the washing of step 4 comprises mixing the CaSO 4 series TL powder with the solvent and then removing the upper layer of the solvent including the amorphous powder. 제 1항에 있어서, 상기 단계 4의 용매가 증류수, 아세톤 또는 에탄올인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the solvent of step 4 is distilled water, acetone or ethanol. 제 1항에 있어서, 상기 단계 4의 세척을 1∼3 회 수행하며, 1회 세척시 용매의 양을 CaSO4계열 TL 분말 12 g당 150∼200 ㎖ 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the washing in Step 4 is performed one to three times, and the amount of the solvent is added in an amount of 150 to 200 ml per 12 g of CaSO 4 series TL powder. 제 1항에 있어서, 상기 단계 5의 열처리가 550∼750℃에서 30 분∼2 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 1, wherein the heat treatment of step 5 is performed at 550 to 750 ° C for 30 minutes to 2 hours.
KR10-2001-0078087A 2001-12-11 2001-12-11 METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY KR100460386B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0078087A KR100460386B1 (en) 2001-12-11 2001-12-11 METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0078087A KR100460386B1 (en) 2001-12-11 2001-12-11 METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030048218A true KR20030048218A (en) 2003-06-19
KR100460386B1 KR100460386B1 (en) 2004-12-08

Family

ID=29574173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0078087A KR100460386B1 (en) 2001-12-11 2001-12-11 METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100460386B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100426337B1 (en) * 2002-01-30 2004-04-08 한국원자력연구소 METHOD FOR FABRICATING CaSO4 THERMOLUMINESCENT DETECTORS FOR ELAPSED TIME OF ACCIDENT

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883748A (en) * 1967-06-29 1975-05-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Phosphor for thermoluminescent type radiation dosimeter
JPS532347B2 (en) * 1972-06-26 1978-01-27
US4825084A (en) * 1986-08-19 1989-04-25 Peter F. Braunlich Laser readable thermoluminescent radiation dosimeters and methods for producing thereof
KR100421231B1 (en) * 2001-05-03 2004-03-10 한국원자력연구소 CaSO4 based thermoluminescent detectors bonded with P-compound and its fabricating method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100426337B1 (en) * 2002-01-30 2004-04-08 한국원자력연구소 METHOD FOR FABRICATING CaSO4 THERMOLUMINESCENT DETECTORS FOR ELAPSED TIME OF ACCIDENT

Also Published As

Publication number Publication date
KR100460386B1 (en) 2004-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rivera et al. Preparation of CaSO4: Dy by precipitation method to gamma radiation dosimetry
Okada et al. Sm-doped CsBr crystal as a new radio-photoluminescence (RPL) material
Oster et al. A study of photostimulated thermoluminescence in C-doped alpha-Al2O3 crystals
d'Amorim et al. Characterization of α-spodumene to OSL dosimetry
Ozdemir et al. Thermoluminescence properties of Li2B4O7: Cu, B phosphor synthesized using solution combustion technique
Kimura et al. Comparative study of radiation-induced luminescence between non-doped CsBr transparent ceramic and crystal
Lakshmanan A new high sensitive CaSO4: Dy thermostimulated luminescence phosphor
Nolasco-Altamirano et al. Thermoluminescent studies of GdAlO3 powders
KR100460386B1 (en) METHOD FOR PREPARING CaSO4 BASED THERMOLUMINESCENT POWDER TO IMPROVE CRYSTALLINITY
Alajerami et al. Dosimetric characteristics of a LKB: Cu, Mg solid thermoluminescence detector
JP3853614B2 (en) Manufacturing method of CaSO4 series TL device mixed with phosphorus compound
Omanwar et al. Synthesis and preliminary OSL studies of Ce 3+ activated calcium sulfate (CaSO 4) for radiation dosimetry
Jamkhaneh et al. Thermoluminescence characterization of nanocrystalline powder of SrSO4: Sm exposed to gamma radiation for dosimetric applications
Davidson et al. Defect clusters and thermoluminescence in LiF crystals
WO2003056359A1 (en) Thermoluminescent detector of lif containing mg, cu, na and si as dopants and its preparation
Engin et al. The use of ESR spectroscopy for the investigation of dosimetric properties of egg shells
Shinde et al. Development and Characterisation of a BaSO4: Eu, P Phosphor as a High Sensitive TL Dosemeter
Lecomber et al. Dose and risk in dental radiography
Prokić Mechanism of thermoluminescence in natural barites
Shinde et al. TL and ESR characteristics of BaSO4: Eu co-doped with Na/P: influence of method of preparation
Prokert et al. A new hypersensitive thermoluminophor based on the CaF2
Kamal et al. Thermoluminescence properties of home-made CaSO 4: Dy For Dosimetry Purposes
Alharshan et al. Thermoluminescence properties of slate relevant to radiation measurements
K. Bakshi et al. New parameters of annealing and re-use of TLDs based on CaSO4: Dy phosphor
Dogan et al. Thermoluminescence properties of Ce-doped MgB4O7 phosphor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111010

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee