RU2724763C1 - Дозиметрический материал - Google Patents

Дозиметрический материал Download PDF

Info

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
Application number
RU2020105516A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Олегович Калинкин
Дина Георгиевна Келлерман
Ринат Мансурович Абашеев
Александр Иванович Сюрдо
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук
Priority to RU2020105516A priority Critical patent/RU2724763C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2724763C1 publication Critical patent/RU2724763C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/55Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing beryllium, magnesium, alkali metals or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/70Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing phosphorus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02Dosimeters
    • G01T1/10Luminescent 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)

  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.%.
RU2020105516A 2020-02-06 2020-02-06 Дозиметрический материал RU2724763C1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
Marwaha et al. CaS: Bi as UV dosimeter
Altunal et al. Luminescence characteristics of Al-and Ca-doped BeO obtained via a sol-gel method
Arellano-Tánori et al. Persistent luminescence dosimetric properties of UV-irradiated SrAl2O4: Eu2+, Dy3+ phosphor
RU2724763C1 (ru) Дозиметрический материал
Chand et al. Recent advancements in calcium based phosphate materials for luminescence applications
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
Takebuchi et al. Effect of Tm doping on photoluminescence, scintillation, and thermally stimulated luminescence properties of MgAl2O4 single crystals
Palan et al. Luminescence properties of terbium-doped Li 3 PO 4 phosphor for radiation dosimetry
Camargo et al. OSL properties of KMgF3: Tm3+ for dosimetric applications as OSL dosimeter
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
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
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
RU2795672C1 (ru) Оптическая матрица для термолюминесцентного материала и способ ее получения