RU2504802C1 - Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра - Google Patents
Способ изготовления чувствительного элемента термолюминесцентного дозиметра Download PDFInfo
- 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
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)
- 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.
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)
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 |
-
2012
- 2012-07-23 RU RU2012131113/04A patent/RU2504802C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
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 |