RU2504802C1 - Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра - Google Patents

Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра Download PDF

Info

Publication number
RU2504802C1
RU2504802C1 RU2012131113/04A RU2012131113A RU2504802C1 RU 2504802 C1 RU2504802 C1 RU 2504802C1 RU 2012131113/04 A RU2012131113/04 A RU 2012131113/04A RU 2012131113 A RU2012131113 A RU 2012131113A RU 2504802 C1 RU2504802 C1 RU 2504802C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diamond
temperature
synthetic diamond
sensitive element
crystalline synthetic
Prior art date
Application number
RU2012131113/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Николаевич Амосов
Григорий Евгеньевич Немцев
Николай Борисович Родионов
Сергей Александрович Терентьев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ПК СТ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "ПК СТ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ПК СТ"
Priority to RU2012131113/04A priority Critical patent/RU2504802C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2504802C1 publication Critical patent/RU2504802C1/ru

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии изготовления термолюминесцентных дозиметров и может быть использовано в исследованиях воздействия радиации на вещества и биологические объекты, а также в аппаратуре дозиметрического контроля. Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра включает изготовление кристаллического синтетического алмаза при температуре 1480°C и давлении 50 ГПа. Полученный кристаллический синтетический алмаз дополнительно отжигают при температуре 1400-2000°C и давлении 4,5-7,0 ГПа и охлаждают до комнатной температуры. Далее кристаллический синтетический алмаз подвергают термообработке повышением температуры до 470-530°C в течение 1,5-2,5 часов и плавно охлаждают до комнатной температуры. Алмаз содержит примеси бора и азота в концентрации менее 0,1 ppm и не более 1 ppm соответственно. Технический результат - расширение диапазона регистрируемых чувствительным элементом термолюминесцентного детектора доз облучения, особенно в области доз, близких к природным фоновым излучениям, обеспечение простоты, безопасности подготовки детектора к работе и увеличение времени хранения накопленной дозы облучения. 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, в частности, к технологии изготовления термолюминесцентных дозиметров и может быть использовано в исследованиях воздействия радиации на вещества и биологические объекты, а также в аппаратуре дозиметрического контроля.
Известен способ изготовления рабочего вещества для термолюминесцентных детекторов, включающий получение синтетического ультрадисперсного алмаза с размерами частиц около 5 нм, изготовление его смеси с двуокисью кремния с использованием в качестве связующего силикатного клея, формовку смеси и ее сушку.
(RU 2408900, G01T 1/11, опубликовано 10.01.2011)
Недостатком этого известного способа является то, что полученный таким образом чувствительный элемент будет иметь значительное поглощение люминесцентного излучения в ультрадисперсном алмазе из-за развитой поверхности.
Известен способ изготовления детектора термолюминесцентного дозиметра нейтронов и электронов, включающий получение синтетического алмаза в ультрадисперсной форме детонационным способом, выделение фракции с размером частиц 40 A, прессование в таблетки и предварительный перед облучением отжиг при температуре до 400°C. Термостимулирование люминесценции детектора после облучения осуществляют при температурах до 350°C.
(RU 2200965, G01T 1/11, опубликовано 20.03.2003)
Недостатком этого известного способа является то, что этот чувствительный элемент также будет иметь значительное поглощение люминесцентного излучения в алмазе из-за развитой поверхности.
К недостаткам данного рабочего вещества также следует отнести чрезвычайно высокое содержание примесей в решетке «детонационных» алмазов по сравнению с природными.
Известен способ изготовления детектора термолюминесцентного дозиметра химическим осаждения паров с образованием на подложке (металл или керамика) слоя алмаза с примесями бора-10 менее 1000 ppm, которые вводятся из паровой фазы с осаждением или ионной имплантацией.
(US5216249, G01T 3/08, опубликовано 01.06.1993)
Недостатком известного способа является то, что при больших концентрациях примеси бора время хранения информации о накопленной дозе ограничено из-за слабой p-типа проводимости материала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ изготовления детектора термолюминесцентного дозиметра нейтронов и электронов, а также обнаружения радиоактивного излучения, включающий получение на подложке слоя кристаллического синтетического алмаза, содержащего примеси бора 0,1-10 ppm и азота менее 150 ppm, и предварительное облучение синтетического алмаза высокими дозами нейтронов или электронов. Последующее термостимулирование люминесценции детектора после облучения осуществляют при температурах до 200-500°С. Вследствие предварительного облучения синтетического алмаза высокими дозами нейтронов или электронов увеличивается концентрация центров люминесценции;
(US 5012108, G01T 1/11, опубликовано 30.04.1991)
Однако измеряемый диапазон доз по данному способу находится в пределах от 1 до 10 Гр. При этом примесь бора в составе синтетического алмаза используется для расширения диапазона линейной дозовой зависимости. Но время хранения в кристаллической структуре алмаза информации о накопленной дозе облучения невысока, а предварительная обработка алмаза высокими дозами нейтронов или электронов значительно усложняет способ, так как этот процесс достаточно сложен, небезопасен и трудно прогнозируем.
Задачей и техническим результатом изобретения является расширение диапазона регистрируемых чувствительным элементом термолюминесцентного детектора доз облучения, особенно в области доз, близких к природным фоновым излучениям, обеспечение простоты и безопасности подготовки детектора к работе - исключение предварительного облучения детектора, увеличение чувствительности и времени хранения кристаллической структурой алмаза информации о накопленной дозе облучения. Высокая чувствительность и увеличение времени хранения накопленной дозы облучения термолюминесцентного элемента дозиметра обеспечивается малой плотностью основных примесей алмаза - азота - не более 1 ppm, бора - менее 0,1 ppm.
Основными центрами люминесценции, используемым для термолюминесцентного детектора, являются собственные дефекты кристалла (напряжения, дислокации) присутствующие в синтетическом алмазном материале с плотность порядка 1010 см-2.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра включает изготовление кристаллического синтетического алмаза при высоких температурах и давлении, при этом полученный кристаллический синтетический алмаз дополнительно отжигают при температуре 1400-2000°C, давлении 4,5-7,0 ГПа и охлаждают до комнатной температуры, причем алмаз содержит примеси бора и азота в концентрации менее 0,1 ppm и не более 1 ppm соответственно.
Технический результат достигается также тем, что после дополнительного отжига синтетический алмаз подвергают термообработке повышением температуры до 470-530°C в течение 1,5-2,5 часов и плавно охлаждают до комнатной температуры.
Изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером.
Кристаллический синтетический алмаз с концентрациями примесей бора менее 0,1 ppm (концентрация бора в процессе образования кристаллов мала) и азота не более 1 ppm (малая концентрация азота в процессе получения кристаллов обеспечивается добавлением геттеров азота, таких как нитриды Алюминия или Титана), получали известным способом при высоком давлении 50 ГПа и высокой температуре 1480°C в присутствии железа. После охлаждения полученный кристаллический синтетический алмаз дополнительно подвергали отжигу: выдерживали при температуре 1900°C и давлении 5,6 ГПа в течение нескольких десятков минут (10-30 мин), чтобы обеспечить повышенное число центров люминесценции (НЗ центров), и охлаждали до комнатной температуры. Затем этот алмаз подвергали термообработке повышением температуры до 500°C в течение 2 часов и плавно охлаждали до комнатной температуры. При термообработке происходит дополнительное высвобождение электронов и/или дырок, запасенных на ловушках в структуре синтетического алмаза. Низкие концентрации бора и азота обеспечивают увеличение времени хранения информации о накопленной дозе облучения в кристаллической структуре алмаза.
После этого снимали кривую термостимулированной люминесценции дозиметра, где в качестве чувствительного элемента детектора был использован кристаллический синтетический алмаз, полученный при указанных ранее высоких давлениях и температурах. Нагрев проводили до температуры 350°С. Для сравнения были использованы чувствительные элементы на основе кристаллических синтетических алмазов с повышенным содержанием бора и азота согласно известному техническому решению.
В таблице 1 приведена интенсивность люминесценции в относительных единицах в зависимости от дозы облучения образцов, изготовленных известным и предложенным способами.
Из представленных данных следует, что способ по изобретению обеспечивает расширение диапазона регистрируемых детектором доз облучения, особенно в области доз, близких к природным фоновым излучениям. У дозиметра с чувствительным элементом, полученным предложенным способом, не было обнаружено ослабление термолюминесцентного сигнала в течение 30 дней, что превосходит соответствующий показатель чувствительных элементов детектора, полученных известным способом.
Таблица 1
Доза, Гр Интенсивность люминесценции, отн. ед.
Синтетический кристаллический алмаз
Известный способ Способ по изобретению
0.001 0.005 1
0.01 0.1 10
0.1 1 100
1 10 800
5 40 4000

Claims (1)

  1. Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра, включающий изготовление кристаллического синтетического алмаза при высокой температуре 1480°C и давлении 50 ГПа, отличающийся тем, что полученный кристаллический синтетический алмаз дополнительно отжигают при температуре 1400-2000°C и давлении 4,5-7,0 ГПа и охлаждают до комнатной температуры, после этого кристаллический синтетический алмаз подвергают термообработке повышением температуры до 470-530°C в течение 1,5-2,5 ч и плавно охлаждают до комнатной температуры, при этом алмаз содержит примеси бора и азота в концентрации менее 0,1 млн-1 и не более 1 млн-1 соответственно.
RU2012131113/04A 2012-07-23 2012-07-23 Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра RU2504802C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131113/04A RU2504802C1 (ru) 2012-07-23 2012-07-23 Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131113/04A RU2504802C1 (ru) 2012-07-23 2012-07-23 Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2504802C1 true RU2504802C1 (ru) 2014-01-20

Family

ID=49948068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012131113/04A RU2504802C1 (ru) 2012-07-23 2012-07-23 Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2504802C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU716286A1 (ru) * 1976-08-01 1981-05-30 Институт Физики Ан Украинской Сср Термолюминесцентное вещество дл гамма-до-зиМЕТРА
US5012108A (en) * 1988-07-06 1991-04-30 Nam Tom L Detection of nuclear radiation
US5216249A (en) * 1990-10-05 1993-06-01 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Diamond neutron detector
JPH06214030A (ja) * 1993-01-21 1994-08-05 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンド熱ルミネッセンス線量計およびその製造方法
RU2200965C2 (ru) * 2001-03-27 2003-03-20 Кемеровский государственный университет Способ регистрации ионизирующего излучения с использованием алмаза
RU2408900C1 (ru) * 2009-11-25 2011-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Рабочее вещество для термолюминесцентного детектора ионизирующего излучения

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU716286A1 (ru) * 1976-08-01 1981-05-30 Институт Физики Ан Украинской Сср Термолюминесцентное вещество дл гамма-до-зиМЕТРА
US5012108A (en) * 1988-07-06 1991-04-30 Nam Tom L Detection of nuclear radiation
US5216249A (en) * 1990-10-05 1993-06-01 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Diamond neutron detector
JPH06214030A (ja) * 1993-01-21 1994-08-05 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンド熱ルミネッセンス線量計およびその製造方法
RU2200965C2 (ru) * 2001-03-27 2003-03-20 Кемеровский государственный университет Способ регистрации ионизирующего излучения с использованием алмаза
RU2408900C1 (ru) * 2009-11-25 2011-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Рабочее вещество для термолюминесцентного детектора ионизирующего излучения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Study of ionization-induced radiation damage in MgO
Ozdemir et al. Thermoluminescence study of Mn doped lithium tetraborate powder and pellet samples synthesized by solution combustion synthesis
Yazici et al. Effect of sample producing conditions on the thermoluminescence properties of ZnS thin films developed by spray pyrolysis method
Ozdemir et al. Thermoluminescence properties of Li2B4O7: Cu, B phosphor synthesized using solution combustion technique
Gonzales-Lorenzo et al. Synthetic polycrystals of CaSiO3 un-doped and Cd, B, Dy, Eu-doped for gamma and neutron detection
Reddy et al. Mechanism of thermoluminescence in high energy carbon ion irradiated Tb3+ doped Al2O3 phosphor for carbon ion beam dosimetry
Annalakshmi et al. Synthesis and study on the luminescence properties of cadmium borate phosphors
Junot et al. Dosimetric and optical properties of CaSO4: Tm and CaSO4: Tm, Ag crystals produced by a slow evaporation route
Shoushtari et al. Preparation and thermoluminescent dosimetry features of high sensitivity LiF: Mg, Ce phosphor
Kulkarni et al. Carbon doped yttrium aluminum garnet (YAG: C)—A new phosphor for radiation dosimetry
Ekdal et al. Thermoluminescence characteristics of Li2B4O7 single crystal dosimeters doped with Mn
KR20200024205A (ko) 신틸레이션 계수기를 위한 가넷 구조를 갖는 단결정 및 그 제조 방법
Paluch-Ferszt et al. Analysis of dosimetric peaks of mgbo: dy (40% teflon) versus lif: mg, ti TL detectors
Oza et al. Synthesis and thermoluminescence characterizations of Sr2B5O9Cl: Dy3+ phosphor for TL dosimetry
Alajerami et al. Dosimetric characteristics of a LKB: Cu, Mg solid thermoluminescence detector
RU2504802C1 (ru) Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра
Kortov et al. Luminescent and dosimetric properties of nanostructured ceramics based on aluminum oxide
Trujillo-Vázquez et al. Thermoluminescent characterization of Al2O3-derived synthetic topaz
Petrenko et al. Thermoluminescence and low-temperature luminescence of beryllium oxide
Khamis et al. Dead Seasalt as a thermoluminescent phosphor for beta irradiation dosimetry
Mandowska et al. TL emission spectra from differently doped LiF: Mg detectors
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
Cruz-Zaragoza et al. Radio-Optically-and thermally stimulated luminescence of Zn (BO2) 2: Tb3+ exposed to ionizing radiation
Vij et al. Thermoluminescence dosimetric properties of beryllium oxide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140724