Рабочее вещество для термолюминесцентного дозиметра

РАБОЧЕЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ДОЗИМЕТРА на основе иттрийалюминиевого граната Y₃Al₅O₁₂, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых доз рентгеновского и - излучений в область малых доз до I 10_-⁹ Кл/кг и повышения чувствительности, оно содержит 0,5-5 мас.% окиси самария Sm₂O₃ или окиси церия Ce₂O₃.

Изобретение относится к дозиметрии рентгеновского и -излучений и применяется при измерении дозы ионизирующего излучения рентгеновских аппаратов и радиоактивных источников, а также при дозиметрии космического -излучения.
Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых доз рентгеновского и -излучений в область малых доз до 1 10^-9 Кл/кг и повышение чувствительности.
Сущность изобретения заключается в том, что в рабочее вещество на основе иттрий-алюминиевого граната вводится 0,5-5 мас.% окиси церия Се₂О₃.
Предлагаемое рабочее вещество Y₃Al₅O₁₂-Sm имеет дозиметрический пик при 280-300^оС, позволяет регистрировать дозу рентгеновского и -излучений в диапазоне 1 0^-9-26 Кл/кг и имеет в 20-30 раз более высокую чувствительность по сравнению с неактивированным кристаллом иттрий-алюминиевого граната и с LiF в измеряемом диапазоне доз 2,6 10^-4 - 26 Кл/кг.
Монокристаллические пластинки можно изготовить произвольными размерами. Детекторы на основе иттрий-алюминиевых гранатов термостойки, обладают высокой механической прочностью, легко обрабатываются. Предлагаемые рабочие вещества обладают почти 100%-ной воспроизводимостью результатов и более низким, чем у LiF федингом.
Обнаружение высокотемпературных пиков термостимулированной люминесценции в области 280-300^оС в иттрий-алюминиевых гранатах, дополнительно содержащих Sm₂O₃ или Ce₂O₃, позволяет их использовать в качестве рабочих веществ для термолюминесцентного дозиметра.
Введение окиси самария или окиси церия в концентрациях, меньших 0,5 мас. % , недостаточно для получения положительного эффекта в области малых доз и достижения нижнего предела измерения доз 1 10^-9 Кг/кг вследствие малой концентрации рабочих центров, на которых происходит запасание светосуммы. Введение окиси самария или окиси церия в иттрий-алюминиевый гранат в концентрациях, больших 5 мас.%, также не позволяет получить положительного эффекта в области малых доз измерения рентгеновского и -излучений из-за концентрационного тушения.
П р и м е р 1. Приготавливают рабочее вещество для термолюминесцентного дозиметра на основе монокристаллического иттрий-алюминиевого граната, содержащее 0,5 мас.% Sm₂O₃.
Смесь оксидов иттрия, алюминия и самария помещают в иридиевый тигель. Кристаллы выращивают методом Чохральского. Из монокристаллов выпиливают пластинки размерами 10 5 2 мм. Пластинки облучают -излучением радиоактивного источника Ам-248 с энергией 60 кэВ и мощностью излучения 1,26 10^-9 Кл/кг. Кривую термостимулированной люминесценции записывают с помощью фотоумножителя ФЭУ-39, усилителя постоянного тока, электронного самопишущего потенциометра КСП-4 при нагревании со скоростью 20 град/мин.
П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 приготавливают рабочее вещество Y₃Al₅O₁₂-Sm, содержащее 2,25 мас.% Sm₂O₃. Пластинки облучают рентгеновскими лучами от трубки БСВ-2 Мо энергией 50 кэВ. Кривую термостимулированной люминесценции записывают аналогично примеру 1.
П р и м е р 3. Аналогично описанному выше приготавливают рабочее вещество Y₃Al₅O₁₂-Ce, содержащее 5 мас.% Sm₂O₃. Облучение осуществляют -излучением радиоактивного источника Ам-248 или рентгеновским излучением от трубки БСВ-2 Мо, или -излучением радиоактивного источника ⁶⁰Со. Кривую термостимулированной люминесценции записывают аналогично примерам 1 и 2.
П р и м е р 4. Аналогично описанному выше приготавливают рабочее вещество Y₃Al₅O₁₂-Ce, содержащее 0,5 мас.% Се₂О₃. Облучение осуществляют -излучением радиоактивного источника АМ-248, рентгеновским излучением от трубки БСВ-2 Мо или -излучением радиоактивного источника ⁶⁰Со Кривую термостимулированной люминесценции записывают аналогично примеру 1.
П р и м е р 5. Аналогично описанному выше приготавливают рабочее вещество Y₃Al₅O₁₂-Ce, содержащее 2,25 мас.% Се₂О₃. Облучение образцов и запись кривых термостимулированной люминесценции осуществляют аналогично примерам 1-4.
П р и м е р 6. Аналогично описанному выше приготавливают рабочее вещество Y₃Al₅O₁₂-Ce, содержащее 5 мас.% Се₂О₃. Облучение образцов и запись кривых термостимулированной люминесценции осуществляют аналогично примерам 1-5.
Характеристики рабочих веществ приведены в таблице. Предлагаемые рабочие вещества на основе иттрий-алюминиевого граната, содержащего окись самария или окись церия, имеют высокую чувствительность в диапазоне доз, измеряемых эталонным дозиметром LiF, и позволяют измерять малые дозы, недоступные для LIF вплоть до 1 10^-9 Кл/кг. В области малых доз предлагаемые рабочие вещества регистрируют естественный радиоактивный фон, поэтому перед измерением малых доз после хранения кристаллов более трех суток пластинки Y₃Al₅O₁₂-Sm прогревают при Т 450^оС, а Y₃Al₅O₁₂-Ce при Т > 550^оС. Из редкоземельных ионов в качестве добавки в иттрий-алюминиевый гранат для получения рабочего вещества для термолюминесцентной дозиметрии в области малых доз может быть предложен европий (Eu₂O₃). Другие редкоземельные ионы, например Dy³⁺, Er³⁺ не приводят к увеличению термостимулированной люминесценции Y₃Al₅O₁₂.
Изобретение относится к термолюминесцентной дозиметрии. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых доз рентгеновского и - излучений в область малых доз до 10⁹ Кл/кг и повышение чувствительности. Цель достигается использованием иттрийалюминиевого граната, активированного окисью самария или окисного церия в количестве 0,5 - 5 мас.%. Возможность использования указанного материала с отмеченными активаторами обусловлена наличием в них высокотемпературных пиков термостимулированной люминесценции в области 280 - 300°С и 400°С Перед измерением малых доз при предварительном хранении термолюминесцентного дозиметра его целесообразно подвергнуть термообработке: с активатором самария при Т 450°С, с церием - при Т>550°С. 1 табл.