RU2058957C1 - Оптический керамический материал на основе фторида кальция - Google Patents
Оптический керамический материал на основе фторида кальция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2058957C1 RU2058957C1 SU5033623A RU2058957C1 RU 2058957 C1 RU2058957 C1 RU 2058957C1 SU 5033623 A SU5033623 A SU 5033623A RU 2058957 C1 RU2058957 C1 RU 2058957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium fluoride
- ceramic material
- mol
- base
- optical ceramic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Использование: для устройств ИК-техники и сцинтилляционного детектирования ионизирующих излучений, преимущественно электронов, β частиц и гамма-квантов с энергией до 100 кэВ. Сущность изобретения: материал на основе фторида кальция, содержащий двухвалентные ионы европия в количестве не более 0,5 моль%. Характеристика: интегральная прозрачность слоя толщиной 3 мм в области спектра 0,8 - 9 мкм - 83 - 84%.
Description
Изобретение относится к материалам функциональных элементов устройств ИК-техники и сцинтилляционного детектирования ионизирующих излучений, преимущественно электронов, β -частиц и гамма-квантов энергией до 100 кэВ.
Решение актуальных проблем охраны окружающей среды невозможно без создания нового поколения спектрофотометрической и радиометрической аппаратуры. Для обеспечения элементной базы такой аппаратуры представляется необходимым использовать функциональные керамические материалы, в том числе сочетающие высокую прозрачность в инфро-красной области спектра со сцинтилляционными свойствами при воздействии ионизирующего излучения.
Для сцинтилляционного детектирования ионизирующих излучений предложены керамические материалы на основе оксида металла [1]
Эти материалы состоят из оксида иттрия-гадолиния с добавкой ионов какого-либо редкоземельного металла в количестве 0,1 мас. Вместе с тем известно [2 и 3] что в инфракрасной области спектра интегральная прозрачность керамических оксидов металлов сравнительно низкая, поэтому во многих случаях материалы на основе оксида металла непригодны для входных окон, линз и подложек интерференционных фильтров устройств ИК-техники.
Эти материалы состоят из оксида иттрия-гадолиния с добавкой ионов какого-либо редкоземельного металла в количестве 0,1 мас. Вместе с тем известно [2 и 3] что в инфракрасной области спектра интегральная прозрачность керамических оксидов металлов сравнительно низкая, поэтому во многих случаях материалы на основе оксида металла непригодны для входных окон, линз и подложек интерференционных фильтров устройств ИК-техники.
Высокой интегральной прозрачностью в инфракрасной области спектра обладает оптический керамический материал из фторида кальция (4). Слой такого материала толщиной 3 мм пропускает ≈ 85% излучения в области длин волн от 0,8 мкм до 9 мкм. Этот материал используется для изготовления входных окон, линз и подложек интерференционных фильтров устройств ИК-техники. Но керамика из фторида кальция не обладает сцинтилляционными свойствами, поэтому не может использоваться для сцинтилляционного детектирования ионизирующих излучений.
Цель изобретения обеспечение сцинтиляционных свойств в оптическом керамическом материале на основе фторида кальция при сохранении высокой прозрачности в инфракрасной области спектра.
Цель достигается тем, что оптический керамический материал на основе фторида кальция содержит двухвалентные ионы европия в количестве не более 0,5 моль.
Оказалось, что в предлагаемом материале ионы Еu2+ находятся не на границах зерен, а в кристаллической решетке фторида кальция в отличие от наблюдаемого во многих других керамических материалах с добавками. Установлено также, что предлагаемый материал сравнительно слабо поглощает излучение радиационно стимулируемых сцинтилляций, и в таком материале практически отсутствует дополнительное поглощение в инфракрасной области спектра по сравнению с известным оптическим керамическим материалом из фторида кальция.
Сочетание указанных свойств в предлагаемом материале приводит к тому, что в соответствии с поставленной целью, обеспечиваются радиационно стимулируемые сцинтилляции при сохранении высокой прозрачности в инфракрасной области спектра, т. е. наряду с высокой прозрачностью материал приобретает сцинтилляционные свойства. Положительный эффект наблюдается только при наличии во фториде кальция двухвалентных ионов европия в количестве не более 0,5 моль. Если взят фторид кальция с добавкой ионов Еu2+ в количестве более 0,5 моль. то сцинтилляционные и оптические характеристики керамического материала ухудшаются. Вышеуказанное иллюстрируется следующими примерами.
П р и м е р 1. Оптический керамический материал представляет собой твердое тело в форме диска диаметром 20 мм из СаF2 0,5 моль. Еu2+, полученное путем спекания на воздухе порошка СаF2 0,5 моль. Еu2+ при 800оС под одноосным давлением 245 МПа в течение 30 мин. Исходят из того, что порошок приготовлен путем размалывания кристаллизата после быстрого охлаждения расплава смеси фторида кальция и фторида европия в атмосфере фторсодержащего газа. Интегральная прозрачность слоя материала толщиной 3 мм составляет в области спектра 0,8-9 мкм примерно 83% (±2%) т.е. аналогично известному оптическому керамическому материалу из фторида кальция. Наряду с этим предлагаемый материал обладает сцинтилляционными свойствами: в процессе облучения электронами с энергией ≈ 63-85 кэВ от источника конверсионных электронов 109 Сd образец толщиной 2 мм в паре с фотоумножителем типа ФЭУ-37 работает, как счетчик до загрузки не менее 105 электрон/с со световым выходом ≈ 20 фотон/кэ В (использованный фотоумножитель имеет квантовую чувствительность 80 мкА/лм и энергетический эквивалент собственных шумов ≈ 1 кэВ). Наряду с указанным выше предлагаемый материал обладает радиационной стойкостью прозрачности и в ИК-области спектра до флюэнса ≈ 5·1016 электрон/см2.
П р и м е р 2. Оптический керамический материал представляет собой твердое тело в форме диска диаметром 20 мм из СаF2 0,4 моль. Еu2+ полученное путем спекания на воздухе порошка СаF2 0,4 моль. Еu2+ при 780оС под давлением 295 Мпа в течение 40 мин. Исходный порошок приготовлен аналогично указанному в примере 1.
Интегральная прозрачность слоя материала толщиной 3 мм составляет в области спектра 0,8-9 мкм примерно 84+2% и не уменьшается после облучения гамма-квантами от источника 60 Со флюэнсом ≈ 5·1016 квант/см2. В процессе облучения гамма-квантами с энергией ≈ 6 кэВ от источника 55 Fe образец предлагаемого материала толщиной 0,5 мм в паре с фотоумножителем ФЭУ-37 работает как счетчик до загрузки не менее 105 квант (с со световым выходом (19+2) фотон/кэВ.
П р и м е р 3. Оптический керамический материал представляет собой твердое тело в форме диска диаметром 20 мм из СаF2 0,4 моль. Еu2+, полученное аналогично примеру 2. Интегральная прозрачность материала в инфракрасной области спектра и радиационная стойкость не отличаются в пределах погрешностей измерений от указанных в примерах 1 и 2. В процессе облучения электронами с энергией ≈ 22 КэВ от источника конверсионных электронов 109 Сd образец материала толщиной 2 мм в паре с фотоумножителем ФЭУ-37 работает как счетчик до загрузки не менее 105 электрон/с со световым выходом (18+2) фотон/кэВ.
П р и м е р 4. Оптический керамический материал представляет собой твердое тело в форме диска диаметром 20 мм из СаF2 0,5 моль. Еu2+, полученное аналогично примеру 1. Интегральная прозрачность материала в инфракрасной области спектра и радиационная стойкость не отличаются в пределах погрешностей измеpений от указанных в примерах 1 и 2. В процессе облучения электронами и гамма-квантами с энергией выше 100 кэВ образцы материала толщиной от 0,5 до 4 мм проявляют сцинтилляционные свойства, но регистрируется не более половины квантов (электронов). Это обусловлено недостаточной толщиной слоя материала. Образцы толщиной 4-10 мм также проявляют сцинтилляционные свойства, но световой выход составляет менее 15 фотон/кэВ. Это обусловлено рассеянием излучаемого света ( λmax= 0,435 мкм) на дефектах структуры керамики макроскопических включениях примесных фаз, особенно на порах.
П р и м е р 5. Оптический керамический материал представляет собой твердое тело в форме диска диаметром 20 мм из СаF2 0,6 моль. Еu2+, полученное путем спекания на воздухе порошка СаF2 0,6 моль. Еu2+ при 800оС под одноосным давлением 245 МПа в течение 30 мин. Исходный порошок приготовлен аналогично указанному в примере 1.
Интегральная прозрачность слоя керамического материала толщиной 3 мм составляет в области спектра 0,8-9 мкм примерно 70% (±2%), т.е. меньше, чем у материала по примерам 1 и 3. В процессе облучения электронами с энергией 63-85 кэВ от источника конверсионных электронов 109 С образец толщиной 2 мм в паре с фотоумножителем ФЭУ-37 работает как счетчик, но световой выход равен ≈ 10 фотон/кэВ, т.е. меньше, чем у материала по примерам 1 и 3. Таким образом, оптические сцитилляционные характеристики материала, содержащего свыше 0,5 моль. двухвалентных ионов европия, значительно хуже, чем у материала с заявляемым содержанием добавки.
Приведенные примеры показывают, что предлагаемый материал пригоден для изготовления сцинтилляционных датчиков детекторов ионизирующих излучений преимущественно с энергией до 100 кэВ, а также для изготовления входных окон, линз и подложек интерференционных фильтров устройств ИК-техники с рабочим спектральным диапазоном от 0,8 мкм до 9 мкм. Сочетание указанных свойств в одном материале позволяет расширить функциональные возможности спектрофотометрической и радиометрической аппаратуры для решения народно-хозяйственных задач и для научных исследований. В частности, возможно создание комбинированных с радиометрами тепловизоров, ИК-газоанализаторов, дистанционных пирометров и других устройств ИК-техники.
Claims (1)
- ОПТИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ФТОРИДА КАЛЬЦИЯ, отличающийся тем, что он дополнительно содержит двухвалентные ионы европия в количестве не более 0,5 мол.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5033623 RU2058957C1 (ru) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Оптический керамический материал на основе фторида кальция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5033623 RU2058957C1 (ru) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Оптический керамический материал на основе фторида кальция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2058957C1 true RU2058957C1 (ru) | 1996-04-27 |
Family
ID=21599985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5033623 RU2058957C1 (ru) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Оптический керамический материал на основе фторида кальция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2058957C1 (ru) |
-
1992
- 1992-03-24 RU SU5033623 patent/RU2058957C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. SU, патент 4747973, кл. C 09K 11/477, 1988. 2. Сано Ш. Прозрачная поликристаллическая керамика // Сэрамиккусу (Япония). 1981, т.16, N6, с.462-467. 3. Cox I., Gwenlay D., Terry G. etal. Comparatwe study of adwanced IR transmissive materials // Proc. Soc. Photo-Opt.Instrum. Eng.-1986, v.683, p.49-62. 4. Черневская Э.Г., Бахшиева Г.Ф., Грязнов В.А. и др. Оптические характеристики поликристаллического фтористого кальция. Опт.мех.промышл. 1987, N11, с.56. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lempicki et al. | A new lutetia-based ceramic scintillator for X-ray imaging | |
Derenzo et al. | Prospects for new inorganic scintillators | |
CA3016071C (en) | Transparent ceramic garnet scintillator detector for positron emission tomography | |
Okada et al. | Sm-doped CsBr crystal as a new radio-photoluminescence (RPL) material | |
Takenaga et al. | A new phosphor Li2B4O7: Cu for TLD | |
Mori et al. | Comparative study of optical and scintillation properties of Ce: YAGG, Ce: GAGG and Ce: LuAGG transparent ceramics | |
Omanwar et al. | Recent advances and opportunities in tld materials: A review | |
Mori et al. | Scintillation and optical properties of Ce-doped YAGG transparent ceramics | |
EP3633081A1 (en) | Single crystal with garnet structure for scintillation counters and method for producing same | |
Arai et al. | Development of rare earth doped CaS phosphors for radiation detection | |
Nepomnyashchikh et al. | Luminescence of BaF2–LaF3 | |
US4988882A (en) | Monocrystals of silicates of lanthanides usable as scintillators for the detection of X and gamma radiation | |
Van Sciver | Alkali halide scintillators | |
Fujimoto et al. | Characterizations of Ce3+-doped CaB2O4 crystalline scintillator | |
Fujimoto et al. | Luminescence properties and radiation response of sodium borate glasses scintillators | |
RU2058957C1 (ru) | Оптический керамический материал на основе фторида кальция | |
JP2685867B2 (ja) | 蛍光性セラミックスの製造方法 | |
CZ302205B6 (cs) | Anorganický scintilátor | |
RU2297987C1 (ru) | Стекло | |
Jassemnejad et al. | Thermoluminescence processes in CaF2: Ce, Mn | |
JP2006234773A (ja) | ガラス状化イメージングプレート | |
JPH0516756B2 (ru) | ||
RU2328755C1 (ru) | Способ получения прозрачной керамики и сцинтиллятор на основе этой керамики | |
Blair | Applications of Radiation Effects in Glasses in Low‐and High‐Level Dosimetry | |
Yoshikawa et al. | Scintillation properties of In-doped NaI transparent ceramics |