RU2724763C1 - Дозиметрический материал - Google Patents
Дозиметрический материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724763C1 RU2724763C1 RU2020105516A RU2020105516A RU2724763C1 RU 2724763 C1 RU2724763 C1 RU 2724763C1 RU 2020105516 A RU2020105516 A RU 2020105516A RU 2020105516 A RU2020105516 A RU 2020105516A RU 2724763 C1 RU2724763 C1 RU 2724763C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- limgpo
- dosimetric
- doped
- thermoluminescence
- 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
-
- 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
- C09K11/55—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing beryllium, magnesium, alkali metals or alkaline earth metals
-
- 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
- C09K11/70—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing phosphorus
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений при дозиметрическом контроле, в частности к дозиметрическому материалу, который может быть использован для измерения уровней радиационного воздействия на органы человека для обеспечения радиационной безопасности людей, работающих с источниками ионизирующих излучений, в медицинской технике. Дозиметрический материал на основе ортофосфата литий-магния состава LiMgPO, который допирован 3ионами эрбия с концентрацией, равной 0,1-0,25 ат.%. Дозиметрический материал имеет высокую чувствительность к адсорбируемой дозе радиационного излучения и применим при использовании термолюминесценции и оптически стимулированной люминесценции. 6 ил.
Description
Изобретение относится к области измерения ионизирующих излучений при текущем и аварийном индивидуальном дозиметрическом контроле, и может быть использовано для измерения уровней радиационного воздействия на критические органы человека для обеспечения радиационной безопасности людей, работающих с источниками ионизирующих излучений, в медицинской технике.
Известен дозиметрический материал на основе силиката магния, допированный лантаноидом, в частности эрбием, и металлом из группы натрий, кальций или алюминий, используемый в области мониторинга дозы радиационного облучения путем термолюминесцентной дозиметрии (заявка CN 109652068, МПК C09K 11/59, 2019 г.).
Однако, недостатком известного материала является невысокая чувствительность при измерениях, проводимых в зоне низкой радиационной активности. Кроме того, двойное допирование усложняет процесс получения материала.
Известен дозиметрический материал, имеющий химическую формулу LiMgPO4:Eu,Sm со структурой оливина и пиком термолюминесценции при темратуре 354оС. Материал в основном применяется в медицине при лечении онкологических больных и используется для тестирования радиационной дозы в режиме offline или online(патент CN 103194230, МПК C09K 11/70, 2014г.).
Недостатком известного материала является невозможность длительного хранения информации из-за отсутствия стабильности характеристик во времени в течение длительного периода.
Известен дозиметрический материал на основе сложного ортофосфата лития и магния состава LiMgPO4:Tm,Tb. Мониторинг адсорбированной дозы радиационного излучения может быть осуществлен как с использованием термолюминесценции, так и оптически стимулированной люминесценции (патент CN 207318732, МПК G01T 1/10, 2018 г.). При этом сигнал оптической люминесценции базового люминофора состава LiMgPO4 составляет 87% по сравнению с люминофором, допированным туллием и тербием (S.N. Menon, B.S. Dhabekar, Sonal Kadam, D.K. Koul “Fading studies in LiMg PO4:Tb, B and synthesis of new LiMg PO4 based phosphor with better fading characteristics” Nuclear Inst. And Methods in Physics Research B 436, 2018, p. 45-50).
Однако недостатком известного люминофора является его недостаточно высокая чувствительность к адсорбируемой дозе радиационного излучения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является дозиметрический материал на основе литий-магний ортофосфата состава LiMgPO4:Tb, В, допированный редкоземельным элементом, в частности осмием, гадолинием, торием. Чувствительность к адсорбируемой дозе радиационного излучения известного материала в 1,5-3 раза выше, чем чувствительность базового люминофора LiMgPO4:Tb, В (патент CN102863958, МПК C09K 11/70, 2014 г.)(прототип).
Однако недостатком известного люминофора также является его недостаточно высокая чувствительность к адсорбируемой дозе радиационного излучения.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать дозиметрический материал, обладающий высокой чувствительность к адсорбируемой дозе радиационного излучения.
Поставленная задача решена в предлагаемом дозиметрическом материале на основе ортофосфата литий-магния состава LiMgPO4, допированного редкоземельным элементом, который допирован 3+ионами эрбия с концентрацией, равной 0,1-0,25 ат.%.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен дозиметрический материал на основе ортофосфата литий-магния состава LiMgPO4, допированный 3+ионами эрбия с концентрацией в предлагаемом интервале.
Исследования, проведенные авторами позволили установить эффект активации матрицы, в частности усиление ее свечения в случае термолюминесценции при замещении части атомов в кристаллической структуре матрицы на 3+ионы эрбия. При этом чувствительность к адсорбируемой дозе радиационного излучения предлагаемого материала увеличивается в 2-2.5 раза по сравнению с чувствительностью известного люминофора LiMgPO4:Tb, В. Кроме того, предлагаемый материал может быть применим как в случае использования термолюминесценции, так оптически стимулированной люминесценции.
Предлагаемый дозиметрический материал на основе ортофосфата литий-магния состава LiMgPO4, допированный 3+ионами эрбия с концентрацией 0,1-0,25 ат.% был получен путем твердофазного синтеза с использованием в качестве исходных реагентов Li2CO3(карбонат лития), MgCO3∙Mg(OH)2∙3H2O(карбонат магния основной трехводный), NH4H2PO4(дигитроортофосфат аммония, Er2O3(оксид эрбия). Все реагенты имели квалификацию осч. При этом реагенты были взяты в стехиометрическом соотношении. Способ получения предлагаемого материала включает четыре стадии, причем перед первой и второй стадиями смесь реагентов тщательно перетирают, а перед третьей и четвертой стадией после перетирания прессуют в диски. Отжиг осуществляют: на первой стадии – при температуре 300-310оС в течение 12 часов, на второй стадии – при температуре 500-510оС в течение 12 часов, на третьей стадии – при температуре 900-910оС в течение 12 часов, на четвертой стадии – при температуре 1000-1010оС в течение 12 часов. Полученный материал хранили в герметичных пластиковых пакетах в эксикаторе. Полученный материал был аттестован методом рентгено-фазового анализа. Наличие примесных фаз не выявлено, материал является однофазным. Дозиметрические характеристики материалов были исследованы методом оптически стимулированной люминесценции и термически стимулированной люминесценции. Для предварительного облучения образца была использована рентгеновская трубка Eclipse, U=30 кВ, I=30 мкА. Для регистрации оптически стимулированной люминесценции была использована установка собственного производства оснащенная фотоумножителем ФЭУ-130 и светофильтром УФС 2 для дополнительного возбуждения был использован светодиод типа FYLP-1W-PGB с длиной волны излучения 520 нм. Для регистрации термолюминесценции была использована установка собственного производства, оснащенная фотоумножителем ФЭУ-130 с пониженной чувствительностью к тепловому излучению нагревателя, нагрев производился с постоянной скоростью 2 оС/сек.
Получение предлагаемого материала иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Берут 0.2897 г Li2CO3(карбоната лития), 0.7214 г 3MgCO3∙Mg(OH)2∙3H2O(карбоната магния основного трехводного), 0.9087 г NH4H2PO4(дигитроортофосфата аммония), 0.0038 г Er2O3(оксида эрбия), что соответствует стехиометрии. Все реагенты имеют квалификацию осч. Смесь исходных реагентов тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем отжигают в платиновом тигле при температуре 310оС в течение 12 часов. Полученный продукт снова тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем отжигают в платиновом тигле при температуре 510оС в течение 12 часов. Полученный продукт снова тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем прессуют в диски диаметром 10 мм при давлении 60 кг/мм2 и отжигают в платиновом тигле при температуре 910оС в течение 12 часов. После чего снова тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем прессуют в диски диаметром 10 мм при давлении 60 кг/мм2 и отжигают в платиновом тигле при температуре 1010оС в течение 12 часов. При перетирании дисков для получения более мелкодисперсной фазы используют этиловый спирт. Получают материал состава LiMgPO4:Er с концентрацией 3+ионов эрбия 0,25 ат.%. Полученный материал хранят в герметичных пластиковых пакетах в эксикаторе. На фиг. 1 изображена зависимость оптически стимулированной люминесценции от времени. При введении 3+ионов эрбия с концентрацией 0,25 ат.% интенсивность оптически стимулированной люминесценции возрастает в 3-3.5 раза по сравнению с базовым не допированным ортофосфатом литий-магния состава LiMgPO4. На фиг. 2 изображена зависимость интенсивности термолюминесценции от температуры нагрева образца. При введении 3+ионов эрбия с концентрацией 0,25 ат.% интенсивность термолюминесценции возрастает в 12 - 13 раз по сравнению с базовым не допированным ортофосфатом литий-магния состава LiMgPO4. На фиг. 3 изображена дозовая зависимость интенсивности термолюминесценции при различных дозах облучения. При низких дозах облучения LiMgPO4 допированный 3+ионами эрбия с концентрацией 0,25 ат.% проявляет активность, и ход зависимости является линейным.
Пример 2. Берут 0.2915 г Li2CO3(карбоната лития), 0.7227 г 3MgCO3∙Mg(OH)2∙3H2O(карбоната магния основного трехводного), 0.9103 г NH4H2PO4(дигитроортофосфата аммония), 0.0015 г Er2O3(оксида эрбия), что соответствует стехиометрии. Все реагенты имеют квалификацию осч. Смесь исходных реагентов тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем отжигают в платиновом тигле при температуре 300оС в течение 12 часов. Полученный продукт снова тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем отжигают в платиновом тигле при температуре 500оС в течение 12 часов. Полученный продукт снова тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем прессуют в диски диаметром 10 мм при давлении 60 кг/мм2 и отжигают в платиновом тигле при температуре 900оС в течение 12 часов. После чего снова тщательно перетирают в течение 20 мин в агатовой ступке, затем прессуют в диски диаметром 10 мм при давлении 60 кг/мм2 и отжигают в платиновом тигле при температуре 1000оС в течение 12 часов. При перетирании дисков для получения более мелкодисперсной фазы используют этиловый спирт. Получают материал состава LiMgPO4:Er с концентрацией 3+ионов эрбия 0,1 ат.%. Полученный материал хранят в герметичных пластиковых пакетах в эксикаторе. На фиг. 4 изображена зависимость оптически стимулированной люминесценции от времени. При введении 3+ионов эрбия с концентрацией 0,1 ат.% интенсивность оптически стимулированной люминесценции возрастает в 3-3.5 раза по сравнению с базовым не допированным ортофосфатом литий-магния состава LiMgPO4. На фиг. 5 изображена зависимость интенсивности термолюминесценции от температуры нагрева образца. При введении 3+ионов эрбия с концентрацией 0,1 ат.% интенсивность термолюминесценции возрастает в 9-10 раз по сравнению с базовым не допированным ортофосфатом литий-магния состава LiMgPO4. На фиг. 6 изображена дозовая зависимость интенсивности термолюминесценции при различных дозах облучения. При низких дозах облучения LiMgPO4 допированный 3+ионами эрбия с концентрацией 0,1 ат.% проявляет активность, и ход зависимости является линейным.
Таким образом, авторами предлагается дозиметрический материал, имеющий высокую чувствительность к адсорбируемой дозе радиационного излучения, который применим как в случае использования термолюминесценции, так и оптически стимулированной люминесценции.
Claims (1)
- Дозиметрический материал на основе ортофосфата литий-магния состава LiMgPO4, допированного редкоземельным элементом, отличающийся тем, что он допирован 3+ионами эрбия с концентрацией, равной 0,1-0,25 ат.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020105516A RU2724763C1 (ru) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Дозиметрический материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020105516A RU2724763C1 (ru) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Дозиметрический материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2724763C1 true RU2724763C1 (ru) | 2020-06-25 |
Family
ID=71135711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020105516A RU2724763C1 (ru) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Дозиметрический материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724763C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2760455C1 (ru) * | 2021-05-13 | 2021-11-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Дозиметрический материал |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2039076C1 (ru) * | 1991-03-25 | 1995-07-09 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН | Термолюминесцентный материал |
RU2149426C1 (ru) * | 1999-05-27 | 2000-05-20 | Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (Мос. НПО "Радон") | Способ получения термолюминесцентного детектора ионизирующих излучений на основе фтористого лития |
CN103194230A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-10 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 铕钐掺杂磷酸锂镁光激励发光材料及其制备方法 |
CN102863958B (zh) * | 2012-10-22 | 2014-07-30 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 稀土掺杂磷酸锂镁光激励发光材料及其制备方法 |
CN207318732U (zh) * | 2017-05-10 | 2018-05-04 | 中山大学 | 一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统 |
CN109652068A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-19 | 中国地质大学(北京) | 一种铽和金属双掺杂硅酸镁剂量片及其制备方法 |
-
2020
- 2020-02-06 RU RU2020105516A patent/RU2724763C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2039076C1 (ru) * | 1991-03-25 | 1995-07-09 | Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН | Термолюминесцентный материал |
RU2149426C1 (ru) * | 1999-05-27 | 2000-05-20 | Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (Мос. НПО "Радон") | Способ получения термолюминесцентного детектора ионизирующих излучений на основе фтористого лития |
CN102863958B (zh) * | 2012-10-22 | 2014-07-30 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 稀土掺杂磷酸锂镁光激励发光材料及其制备方法 |
CN103194230A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-10 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 铕钐掺杂磷酸锂镁光激励发光材料及其制备方法 |
CN207318732U (zh) * | 2017-05-10 | 2018-05-04 | 中山大学 | 一种基于LiMgPO4:Tm,Tb的光释光光纤剂量计的测量系统 |
CN109652068A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-19 | 中国地质大学(北京) | 一种铽和金属双掺杂硅酸镁剂量片及其制备方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2760455C1 (ru) * | 2021-05-13 | 2021-11-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Дозиметрический материал |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gai et al. | Synthesis of LiMgPO4: Eu, Sm, B phosphors and investigation of their optically stimulated luminescence properties | |
Aydın et al. | TL/OSL studies of Li2B4O7: Cu dosimetric phosphors | |
Aşlar et al. | A correlation study on the TL, OSL and ESR signals in commercial BeO dosimeters yielding intense transfer effects | |
CN103194230B (zh) | 铕钐掺杂磷酸锂镁光激励发光材料及其制备方法 | |
Altunal et al. | Luminescence characteristics of Al-and Ca-doped BeO obtained via a sol-gel method | |
Marwaha et al. | CaS: Bi as UV dosimeter | |
Arellano-Tánori et al. | Persistent luminescence dosimetric properties of UV-irradiated SrAl2O4: Eu2+, Dy3+ phosphor | |
Chand et al. | Recent advancements in calcium based phosphate materials for luminescence applications | |
RU2724763C1 (ru) | Дозиметрический материал | |
Gonzales-Lorenzo et al. | Synthetic polycrystals of CaSiO3 un-doped and Cd, B, Dy, Eu-doped for gamma and neutron detection | |
Saidu et al. | Effect of co-doping of sodium on the thermoluminescence dosimetry properties of copper-doped zinc lithium borate glass system | |
Camargo et al. | OSL properties of KMgF3: Tm3+ for dosimetric applications as OSL dosimeter | |
Palan et al. | Luminescence properties of terbium-doped Li 3 PO 4 phosphor for radiation dosimetry | |
Jena et al. | Study of the thermoluminescence properties of γ and UV-C irradiated Li3PO4: Dy synthesized by solid state diffusion method | |
de León-Alfaro et al. | Optically and thermally stimulated luminescence characteristics of LaAlO3: Pr3+ beta irradiated | |
González et al. | Luminescence and kinetics parameters of high sensitivity MgB4O7 phosphor co-doped with Tm and Dy | |
Polo et al. | SOL-GEL α-Al2O3 detectors: TL and OSL response to beta radiation beams | |
RU2760455C1 (ru) | Дозиметрический материал | |
Khaidukov et al. | Thermoluminescence dosimetry properties of Tm3+ doped fluoroelpasolite Cs2NaYF6 crystals synthesized under hydrothermal conditions | |
González et al. | Dosimetric properties of Li2B4O7: Cu, Ag, P solid detector | |
Upasani et al. | Effect of Si codoping on thermoluminescence properties of undoped and RE (RE: Ce/Tb/Pr/Eu/Yb/Nd) doped YAG phosphor under UV, and γ-ray irradiation | |
Mohammed et al. | Impact of Zn2+ ions co-doping on the TL properties of Cu2+ ion-doped calcium lithium borate glass irradiated by various radiation sources | |
Mahala et al. | Study of Radiophotoluminescence of Eu Doped CaSO4 Phosphor for Gamma Dosimetric Applications. | |
Santiago et al. | Radioluminescence of rare-earth doped aluminum oxide | |
Natanasabapathi et al. | Optically Stimulated Luminescence in LiF–MgF2 system and its response as medical radiation dosimeter |