RU2651255C2 - Термолюминесцентное вещество - Google Patents
Термолюминесцентное вещество Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651255C2 RU2651255C2 RU2015151296A RU2015151296A RU2651255C2 RU 2651255 C2 RU2651255 C2 RU 2651255C2 RU 2015151296 A RU2015151296 A RU 2015151296A RU 2015151296 A RU2015151296 A RU 2015151296A RU 2651255 C2 RU2651255 C2 RU 2651255C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoluminescent
- substance
- thermoluminescence
- pbcd
- cdo
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/54—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing zinc or cadmium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/66—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
- C09K11/667—Borates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
- C09K11/774—Borates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/02—Dosimeters
- G01T1/10—Luminescent dosimeters
- G01T1/11—Thermo-luminescent dosimeters
Abstract
Изобретение относится к материалам дозиметрии ионизирующих излучений и может быть использовано в приборах регистрации излучений в окружающей среде, в радиологических исследованиях пищевых продуктов. Термолюминесцентное вещество имеет состав PbCd2B6O12: Eu3+ и получено при добавлении оксида европия Eu2O3 в шихту, содержащую следующие компоненты, мас.%: PbO - 24,99, CdO - 30,27, Н3ВО3 - 43,71, Eu2O3 - 1,03. Шихту подвергают трехступенчатому отжигу на воздухе при температурах 200 оС, 400 оС и 600 оС в течение 10, 20 и 80 ч соответственно. Полученное термолюминесцентное вещество является влагоустойчивым и имеет высокую интенсивность термолюминесценции. 1 табл., 2 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к материалам для оптоэлектроники и может быть использовано в производстве сцинтилляционных устройств и приборов регистрации излучений, датчиках контроля радиационного фона окружающей среды.
Термолюминесцентный материал соответствует химической формуле PbCd2B6O12: Eu3+ и содержит, мас.%: PbO - 24,99, CdO - 30,27, Н3ВО3 - 43,71, Eu2O3 - 1,03. Интенсивность термолюминесценции 0,31 отн. ед., таблица.
Термолюминесценция (ТЛ) - один из методов дозиметрического контроля ионизирующих излучений. В некоторых веществах под действием излучения образуются носители зарядов (электроны и дырки), локализующиеся в центрах захвата. В результате происходит накопление поглощенной энергии, которая высвобождается при внешнем воздействии (стимулировании). Для термолюминесценции внешним воздействием является нагрев вещества. При нагревании вещества наблюдается свечение только в случае, если кристаллы предварительно облучались любым ионизирующим излучением.
Известны термолюминесцентные материалы на основе фторида лития LiF: Mg, Ti (TLD-100), его изотопные варианты с Li6 и Li7 (TLD-600 и TLD-700) (производство Harshaw, США) [1] и тетрабората лития Li2B4O7: Mn [2].
[1]. The Harshaw Chemical Company. Crystal and Electronic Products. 6801 Cochran Rd. Solon, Ohio 44139, USA.
[2]. Schulman J.H., Kirk. R.D., West E.J. Use of lithium borate for thermoluminescence dosimetry. Proceedings of the International Conference on Luminescence Dosimetry, Stanford University, CONF-650637, 1967, pp. 113-118).
Основным недостатком этих материалов является гигроскопичность из-за наличия в их химическом составе щелочного металла. Поэтому влажность является препятствием для получения материалов, а также оказывает неблагоприятное влияние на их термолюминесцентные характеристики.
Наиболее близким по составу к заявляемому изобретению, прототипом, является термолюминесцентный материал на основе тетрабората лития Li2B4O7, легированного ионами марганца Mn [2]. Термолюминесцентный фосфор Li2B4O7: Mn был произведен для измерения радиационной дозы.
Недостатком материала является низкая интенсивность (чувствительность) термолюминесценции, а эмиссия (ТЛ), наблюдаемая при 600 нм, далека от максимума чувствительности большинства фотоумножителей.
Целью изобретения является разработка влагоустойчивого материала и увеличение его интенсивности термолюминесценции.
Поставленная цель достигается тем, что термолюминесцентное вещество содержит в основе смешанный борат свинца-кадмия, дополнительно содержит ионы Eu3+, образуя при этом вещество состава PbCd2B6O12: Eu3+. Состав термолюминесцентного вещества соответствует мас.%: PbO - 24,99, CdO - 30,27, Н3ВО3 - 43,71, Eu2O3 - 1,03. Соотношение компонентов заявляемого состава обусловлено областью фазовой однородности двойного бората PbCd2B6O12: Eu3+, образующегося в системе PbO-CdO-B2O3: Eu3+.
Термолюминесцентный материал PbCd2B6O12: Eu3+ изоструктурен борату PbCd2B6O12 и кристаллизуется в моноклинной сингонии с пр. гр. Р 21/n [3]. ([3] Нао Y.-C., Xu X., Kong F., Song J.-L. and Mao J.-G. PbCd2B6O12 and EuZnB5O10: syntheses, crystal structures and characterizations of two new mixed metal borates // Crys EngComm, 2014, V. 16, P. 7689-7695).
Кристаллическая структура PbCd2B6O12: Eu3+ представляет собой трехмерный каркас [Cd2B6O12]2-, состоящий из [(B6O12)6-]n слоев, параллельных плоскости ab, димеров из Cd(1)O7 - полиэдров и одномерных цепочек Cd(2)O6 - октаэдров, а ионы Pb2+ и Eu3+ расположены в пустотах каркаса.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Шихту, содержащую 0,9450 г (25,48 мас.%) PbO, 1,1190 г (30,23 мас.%) CdO, 1,6191 г (43,66 мас.%) Н3ВО3 и 0,0231 г (0,63 мас.%) Eu2O3, гомогенизировали тщательным растиранием в агатовой ступке в среде этилового спирта. Полученную смесь подвергали трехступенчатому отжигу в платиновом тигле на воздухе при 200°C, затем 400°C и 600°C в течение 10, 20 и 80 часов соответственно.
Пример 2. Шихту, содержащую 0,9270 г (24,99 мас.%) PbO, 1,1229 г. (30,27 мас.%) CdO, 1,6215 г (43,71 мас.%) H3BO3 и 0,0384 г (1,03 мас.%) Eu2O3, гомогенизировали тщательным растиранием в агатовой ступке в среде этилового спирта. Полученную смесь подвергали трехступенчатому отжигу в платиновом тигле на воздухе при 200°C, затем 400°C и 600°C в течение 10, 20 и 80 часов соответственно.
Полученное термолюминесцентное вещество имеет интенсивность термолюминесценции почти в 2 раза выше [1, 4], чем прототип. Результаты измерений интенсивности термолюминесценции приведены в таблице.
Пример 3. Шихту, содержащую 0,9090 г (24,49 мас.%) PbO, 1,1247 г (30,30 мас.%) CdO, 1,6242 г (43,76 мас.%) H3BO3 и 0,0231 г (1,45 мас.%) Eu2O3, гомогенизировали тщательным растиранием в агатовой ступке в среде этилового спирта. Полученную смесь подвергали трехступенчатому отжигу в платиновом тигле на воздухе при 200°C, затем 400°C и 600°C в течение 10, 20 и 80 часов соответственно.
Термолюминесцентный анализ проводили на установке, регистрирующей интенсивность излученного света в зависимости от температуры. Установка состояла из печи, терморегулятора, самописца и фотоэлектронного умножителя ФЭУ-85 (область спектральной чувствительности 300-600 нм).
В качестве источника облучения использовали контрольный стронций-иттриевый β-источник с дозой облучения 7,5⋅10-3 Гр. Результаты измерений термолюминесцентной чувствительности нормировались по сигналу от эталона, которым служил промышленный фторид лития LiF: Mg, Ti (ТД-100).
На фиг. 1 показаны зависимости интенсивности термолюминесценции Iотн образцов с различным содержанием ионов активатора от времени воздействия β-источником облучения. Из фиг. 1 видно, что максимальный выход ТЛ наблюдается для всех образцов при минимальной выдержке их под действием излучения β-источника, соответствующей 0,5 ч. В двух других образцах интенсивность ТЛ ниже приблизительно в 3 раза и практически не зависит от продолжительности воздействия облучением. На фиг. 2 представлены кривые термического высвечивания образцов PbCd2B6O12 с разным содержанием ионов активатора (1-0,63, 2-1,03, 3-1,45 мас.%) при минимальном воздействии облучателя - 0,5 ч. Сравнительный анализ экспериментальных данных (фиг. 1 и фиг. 2) показывает, что максимальная интенсивность ТЛ наблюдается при содержании активатора 1,03 мас.%.
Как следует из полученных результатов, техническим результатом изобретения является повышение интенсивности термолюминесценции заявляемым составом вещества PbCd2B6O12: Eu3+. Интенсивность свечения термолюминесцентного бората состава PbCd2B6O12: Eu3+ с содержанием ионов активатора 1,03 мас.% превышает интенсивность термолюминесценции прототипа - промышленного термолюминофора Li2B4O7: Mn (ТЛД-800).
Полученное соединение может найти техническое применение как материал для дозиметрии слабого ионизирующего излучения.
Примечание: источник возбуждения - контрольный стронций-иттриевый β-источник; Iотн * соответствует интенсивности термолюминесцентного материала относительно эталона (промышленного термолюминофора LiF: Mg, Ti (ТД-100)); b - чувствительность к свету.
([4]. Серия норм МАГАТэ по безопасности. Оценка профессионального облучения от внешних источников ионизирующего излучения № RS-g-1.3; http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1076r_web.pdf.).
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Зависимости интенсивности термолюминесценции для образцов с разным содержанием ионов Eu3+ (1-0,63, 2-1,03, 3-1,45 мас.%) от времени облучения.
Фиг. 2. Кривые термического высвечивания образцов PbCd2B6O12 с разным содержанием ионов активатора (1-0,63, 2-1,03, 3-1,45 мас.%) при минимальном воздействии облучателя - 0,5 ч.
Claims (1)
- Термолюминесцентное вещество, содержащее оксиды свинца PbO, кадмия CdO, борную кислоту Н3ВО3, отличающееся тем, что имеет состав PbCd2B6O12 : Eu3+ и получено при добавлении в указанную шихту оксида европия Eu2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbO - 24,99, CdO - 30,27, Н3ВО3 - 43,71, Eu2O3 - 1,03.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015151296A RU2651255C2 (ru) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Термолюминесцентное вещество |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015151296A RU2651255C2 (ru) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Термолюминесцентное вещество |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015151296A RU2015151296A (ru) | 2017-06-02 |
RU2651255C2 true RU2651255C2 (ru) | 2018-04-18 |
Family
ID=59031618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015151296A RU2651255C2 (ru) | 2015-11-30 | 2015-11-30 | Термолюминесцентное вещество |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2651255C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795672C1 (ru) * | 2023-01-13 | 2023-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Оптическая матрица для термолюминесцентного материала и способ ее получения |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2270124A (en) * | 1938-03-02 | 1942-01-13 | Gen Electric | Luminescent material |
US4767566A (en) * | 1984-05-12 | 1988-08-30 | Degussa Aktiengesellschaft | Process for producing luminous material based on manganese activated cadmium borate |
US4810416A (en) * | 1979-08-03 | 1989-03-07 | Kasei Optonix, Ltd. | Borate phosphor |
RU11688U1 (ru) * | 1999-05-05 | 1999-11-16 | Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им.акад.Г.А.Илизарова | Узел для фиксации костей таза |
-
2015
- 2015-11-30 RU RU2015151296A patent/RU2651255C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2270124A (en) * | 1938-03-02 | 1942-01-13 | Gen Electric | Luminescent material |
US4810416A (en) * | 1979-08-03 | 1989-03-07 | Kasei Optonix, Ltd. | Borate phosphor |
US4767566A (en) * | 1984-05-12 | 1988-08-30 | Degussa Aktiengesellschaft | Process for producing luminous material based on manganese activated cadmium borate |
RU11688U1 (ru) * | 1999-05-05 | 1999-11-16 | Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им.акад.Г.А.Илизарова | Узел для фиксации костей таза |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YU-CHENG HAO et al, PbCd 2 B 6 O 12 and EuZnB 5 O 10 : syntheses, crystal structures and characterizations of two new mixed metal borates, CrystEngComm, 2014, v. 16, p.p. 7689-7695. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795672C1 (ru) * | 2023-01-13 | 2023-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Оптическая матрица для термолюминесцентного материала и способ ее получения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015151296A (ru) | 2017-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Photoluminescence and concentration quenching of NaCa4 (BO3) 3: Eu3+ phosphor | |
Budden et al. | Characterization and Investigation of the Thermal Dependence of ${\rm Cs} _ {2}{\rm LiYCl} _ {6}:{\rm Ce}^{3+} $(CLYC) Waveforms | |
Rodriguez-Lazcano et al. | Luminescence emission of natural NaCl | |
Kimura et al. | Scintillation properties of Ce-doped SrF2-Al2O3-B2O3 glasses | |
Yanagida et al. | Dosimeter properties of Ce and Eu doped LiCaAlF6 | |
Som et al. | Luminescence studies of rare earth doped yttrium gadolinium mixed oxide phosphor | |
Kawaguchi et al. | Scintillation and Dosimetric Properties of Sn-doped ZnO-SiO2-B2O3 Glasses | |
Palan et al. | Synthesis and TL/OSL properties of a novel high-sensitive blue-emitting LiSrPO 4: Eu 2+ phosphor for radiation dosimetry | |
Daniel et al. | OSL studies of alkali fluoroperovskite single crystals for radiation dosimetry | |
Jacobsohn et al. | Rare earth-doped nanocrystalline MgF2: synthesis, luminescence and thermoluminescence | |
Chagas et al. | TL properties of anhydrous CaSO4: Tm improvement | |
Gonzales-Lorenzo et al. | Synthetic polycrystals of CaSiO3 un-doped and Cd, B, Dy, Eu-doped for gamma and neutron detection | |
Patel et al. | Luminescence study and dosimetry approach of Ce on an α‐Sr2P2O7 phosphor synthesized by a high‐temperature combustion method | |
Palan et al. | Luminescence properties of terbium-doped Li 3 PO 4 phosphor for radiation dosimetry | |
Bouremani et al. | Modeling of thermoluminescence in SrY2O4: Eu3+ and their concentration quenching effect | |
Kalidasan et al. | Effect of gamma ray irradiation on sodium borate single crystals | |
Junot et al. | Thermoluminescent analysis of CaSO4: Tb, Eu crystal powder for dosimetric purposes | |
Sahu et al. | Systematic study of photoluminescence, lyoluminescence and mechanoluminescence in Ce3+‐and Eu3+‐activated Li3PO4 phosphors | |
Oza et al. | Luminescence study of Dy or Ce activated LiCaBO3 phosphor for γ‐ray and C5+ ion beam irradiation | |
Kawano et al. | Scintillation and thermoluminescent properties of Dy-doped calcium borate chloride | |
Asfora et al. | Evaluation of TL and OSL responses of CaF2: Tm for electron beam processing dosimetry | |
RU2651255C2 (ru) | Термолюминесцентное вещество | |
Bedyal et al. | Investigation of thermoluminescence characteristics of NaSrBO3: Sm3+ phosphor against 120 MeV Ag9+ ion and γ-ray irradiation prepared by different methods | |
Nakauchi et al. | Scintillation, OSL and TSL properties of yttria stabilized zirconia crystal | |
Oliveira et al. | Optically and thermally stimulated luminescence of CaB6O10: Ce, LiCl: Basic properties |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180326 |