Спосіб виготовлення термолюмінесцентних детекторів - патент Україна 2091811 - Шапіро Б
Малюнки до патенту Україна 2091811
Винахід відноситься до вимірювань іонізуючих випромінювань, а саме термолюмінесцентної дозиметрії із застосуванням термолюмінесцентних детекторів, виготовлених у вигляді пресованих таблеток.
Відомий спосіб виготовлення термолюмінесцентних детекторів (ТЛД) шляхом вирощування активованого домішками кристала [1] Такий спосіб вимагає проведення додаткових операцій з обробки отриманого кристала (розпилювання, шліфування, полірування). Крім того, внаслідок нерівномірного розподілу активаторів за обсягом кристала у ТЛД, отриманих за цим способом спостерігається значний розкид значень чутливості до -випромінювання, у зв'язку з чим для отримання великих партій однорідних за чутливістю детекторів кристал дроблять до порошку, ретельно перемішують і використовують або порошковому стані або виготовляють таблетки, але навіть при цьому розкид за чутливістю детекторів у партії значний (до 80%).
Відомий спосіб приготування ТЛД у вигляді таблеток із суміші термолюмінофора CaF2 Mn і політетрафторетилену як сполучного матеріалу [2] Таблетки отримують нанесенням зазначеної суміші шаром товщиною 0,5 1,0 мм на металеву підкладку з алюмінію. Підкладка попередньо покривається шаром суміші політетрафторетилену із хромовою або хромовофосфорною кислотою з метою зв'язування термолюмінесцентного шару з підкладкою.
Недоліком відомого способу є низька чутливість ТЛД до g-випромінювання через зниження вмісту термолюмінофора (не більше 60 мас.). Крім того, при практичному використанні ТЛД їх необхідно нагріти до температури 400 o C, при якій відбувається розкладання хромової та хромовофосфорної кислот, що призводить допогіршення відтворюваності результатів із вимірювань.
Найбільш близьким до винаходу по технічній сутності є спосіб виготовлення ТЛД у вигляді таблеток з порошкової суміші, що полягає в пресуванні вихідного термолюмінесцентного фториду кальцію, активованого марганцю, у вакуумі або інертній атмосфері при певній температурі і тиску пресування [3] при цьому спрощується процес отримання термо та зменшується розкид значень чутливості детекторів.
Недоліком зазначеного способу є зниження чутливості до g-випромінювання детекторів через поглинання термолюмінесценції в матеріалі детектора, викликаного реабсорбцією випромінюваного світла активованим фторидом кальцію, а також порушення електронної рівноваги вторинних заряджених частинок в ТЛД через наявність .
Сутність запропонованого способу полягає в тому, що фторид літію, що міститься в ТЛД, при опроміненні детектора іонізуючим випромінюванням, люмінескують. Спектральная полоса этой люминесценции перекрывается со спектром возбуждения фторида кальция, активированного марганца, в результате чего во фториде кальция накапливается дополнительная светосумма, которая пропорциональна поглощенной дозе излучения и которая аддитивно складывается при термовысвечивании ТЛД со светосуммой, накопленной в активированном фториде кальция при воздействии на него ионизирующим излучением безпосередньо. У свою чергу, смуга термолюмінесценції активованого фториду кальцію лежить в області прозорості літію, що знаходиться в детекторі фториду, що зменшує реабсорбцію і поглинання світлового потоку термолюмінесценції при проходженні його всередині ЛТД.
Додаткове підвищення чутливості детекторіввикликано збільшенням потоку вторинних заряджених частинок, що потрапляють у термолюмінесцентний фторид кальцію внаслідок меншого масового коефіцієнта поглинання (/) для фториду літію, що призводить до збільшення запасеної світлосуми в термолюмінофор ТЛД.
На кресленні наведена залежність чутливості ТЛД, виготовлених на основі фториду кальцію, активованого марганцю і фториду літію, до іонізуючого випромінювання кількості фториду літію, що додається в суміш порошків.
приклад. Механічну суміш термолюмінесцентного фториду кальцію, активованого марганцем та фториду літію, що містить 20 мас. фториду літію, засипають у прес-форму, яку поміщають у комірку для пресування, яку вакуумують до залишкового тиску (1 o C0,1) H/м 2 . Прес-форму нагрівають до 650 o C, прикладають зусилля, що створює питомий тиск 8500 кг/см 2 і витримують при цій температурі до утворення усадки 50% від початкової висоти пресування. Потім тиск на прес-форму скидають та зменшують її температуру до кімнатної. Осередок розвакуумують і пресування виштовхують з прес-форми.
Детектори, отримані таким способом, опромінюють -випромінюванням від різних джерел в діапазоні енергії 0,015 3 Мев, висвічують на термолюмінесцентному зчитувачі та визначають чутливість для кожного джерела та інтегральну чутливість у зазначеному енергетичному діапазоні.
Отримані ТЛД мають чутливість у два рази більшу в порівнянні з детекторами, які виготовлені з порошку, що містить тільки фторид кальцію, активований марганцем.
Використовувана литература 1. Вільке К. Т. Методи вирощування кристалів. Н. Надра, 1968, с. 7 – 35.
2. Патент НДР N 90596, кл. 21 G 18/02.
3. Патент НДР N 3532777, кл. G09K 1/00, 1970.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб виготовлення термолюмінесцентних детекторів, що полягає в пресуванні порошку термолюмінофора на основі фториду кальцію, активованого марганцем, у вакуумі або інертному газі та формуванні детекторів у вигляді таблеток, який відрізняється тим, що до термолюмінофору додають порошок неактивованого фториду2 літію у кількості. від загальної маси вихідної суміші