UA96025C2 - Thermoluminescence detector - Google Patents

Abstract

The invention relates to means for registration of absorbed dose of ionizing radiation. Thermoluminescence detector includes basis and admixtures. As basis it includes compound oxide of rare earth element and metal from sub-group of aluminum, and as admixtures it includes bivalent manganese in amount of 0.001-1 at. % with respect to rare-earth element and compensation admixture with stable valence not lower than 4+, in amount of 0.001-1 at. % with respect to metal of sub-group of aluminum, at following component ratio, mol. %:The invention increases sensitivity and increases interval of registration of radiation dose absorbed.

Description

саційну домішку із стабільною валентністю, не Детектор у вигляді монокристалу, полікриста- нижчою 4-, кількості 0,001-1 ат. 96 відносно металу лу чи кераміки може бути синтезований одним із підгрупи алюмінію, при такому співвідношенні ком- відомих методів отримання складних оксидів, на- понентів, мол. 90: приклад, методом твердофазного синтезу із вико- оксид рідкісноземельного елементу 30-70 ристанням як вихідної речовини суміші оксидів оксид металу підгрупи алюмінію 30-70 ітрію та алюмінію. При цьому введення домішок домішки решта. двовалентного марганцю та кремнію здійснюєтьсяsational impurity with a stable valence, not Detector in the form of a single crystal, polycrystal- lower than 4-, amount of 0.001-1 at. 96 relative to metal or ceramics can be synthesized by one of the subgroups of aluminum, with this ratio of com- known methods of obtaining complex oxides, opponents, mol. 90: an example, by the method of solid-phase synthesis from the oxide of the rare earth element 30-70 by sintering as the starting material of a mixture of oxides of the metal oxide of the aluminum subgroup 30-70 yttrium and aluminum. At the same time, the introduction of impurities is the rest. of divalent manganese and silicon is carried out

Пропонований детектор являє собою складний шляхом додавання у відповідній кількості оксиду оксид рідкісноземельного елементу та металу під- марганцю та оксиду кремнію до суміші оксидів групи алюмінію, легований іонами двовалентного ітрію та алюмінію. марганцю. Останні, займаючи структурні позиції У першому прикладі матеріалом детектора є рідкісноземельного іона, виступають у процесі монокристалічний ортоалюмінат ітрію (УАїЮОз) із термолюмінесценції як активні центри (центри перовськітоподібною структурою. Цей матеріал у свічення). Центрами захоплення (пастками), що вигляді монокристалу був отриманий методом визначають структуру кривої термосвічення, є Чохральського із попередньо синтезованої шихти, власні точкові дефекти структури цього складного що містить оксид ітрію (У2Оз) та оксид алюмінію оксиду. Для компенсації іонів марганцю в зарядо- (Аі2О0з3) у молярному співвідношенні 50/50, домішку вому стані 24 необхідною є компенсаційна доміш- двовалентного марганцю (Мп) в кількості 0,05 ат. ка із стабільною валентністю, не нижчою 4к. Іони 95 та компенсаційну домішку кремнію (5175) в кіль- цієї компенсаційної домішки із порівняно малим кості 0,2 ат. 95. Крива термосвічення цього монок- іонним радіусом займають структурні позиції іонів ристалу після його опромінення гамма-квантами з металу підгрупи алюмінію. Поєднання люмінесце- джерела З7С5 (поглинута доза 100 мГр) представ- нтних властивостей іонів двовалентного марганцю лена на Фіг. 1. із властивостями підсистеми точкових дефектів У другому прикладі матеріалом детектора є структури згаданого складного оксиду формує кераміка ортоалюмінату ітрію (УАїІОз) отримана термолюмінесцентні властивості детектора та до- шляхом синтезу суміші оксиду ітрію (У2Оз) в кіль- зволяє отримати: кості 49,9 мол. 9о, оксиду алюмінію (АІ2Оз) в кіль- - високу чутливість до дії іонізаційного випро- кості 49,8 мол. 95, оксиду марганцю (Мпо) в кіль- мінювання (до 10 відносно стандартного кості 0,1 мол. 9о та оксиду кремнію (5іО2) вThe proposed detector is a compound doped with divalent yttrium and aluminum ions by adding an appropriate amount of oxide of a rare earth element and submanganese metal and silicon oxide to a mixture of oxides of the aluminum group. manganese The latter, occupying structural positions In the first example, the detector material is a rare-earth ion, single-crystal yttrium orthoaluminate (UAiUOz) from thermoluminescence appear in the process as active centers (centers with a perovskite-like structure. This material in luminescence). The centers of capture (traps), which in the form of a single crystal was obtained by the method of determining the structure of the thermoluminescence curve, are Chochralsky from a previously synthesized charge, the inherent point defects of the structure of this complex containing yttrium oxide (U2Oz) and aluminum oxide oxide. To compensate for the manganese ions in the charge (Al2O0z3) in the molar ratio of 50/50, the impurity state 24, a compensatory impurity of divalent manganese (Mp) in the amount of 0.05 atoms is necessary. ka with a stable valence not lower than 4k. 95 ions and compensating silicon admixture (5175) in the ring of this compensating admixture with a relatively small bone of 0.2 at. 95. The thermoluminescence curve of this mono-ion radius occupies the structural positions of crystal ions after its irradiation with gamma quanta from a metal of the aluminum subgroup. The combination of the Z7C5 luminescence source (absorbed dose of 100 mGy) and the representative properties of divalent manganese ions is shown in Fig. 1. with the properties of the subsystem of point defects. In the second example, the detector material is the structure of the mentioned complex oxide, forming ceramics of yttrium orthoaluminate (UAiIOz). . 9o, aluminum oxide (AI2Oz) in the ring - high sensitivity to the action of ionization strength 49.8 mol. 95, manganese oxide (Mpo) in quenching (up to 10 relative to standard bone 0.1 mol. 9o and silicon oxide (5iO2) in

ПЕ:МО, ТІ); кількості 0,2 мол. 95. Крива термосвічення цього - широкий інтервал реєстрації поглинутої дози матеріалу після його опромінення гамма-квантами опромінення (від 107 до 102 Гр); з джерела Со до поглинутої дози 1 кГр предста- - положення максимуму оптичного випроміню- влена на Фіг. 2. вання у видимій області спектру, що дозволяє ви- У третьому прикладі матеріалом детектора є користовувати його у більшості стандартних ТЛД ітрій-алюмінієвий гранат (УзАІ5Ої2) отриманий систем. шляхом синтезу суміші оксиду ітрію (М2Оз) та ок-PE:MO, TI); amount of 0.2 mol. 95. The thermoluminescence curve of this - a wide interval of registration of the absorbed dose of the material after its irradiation with gamma radiation quanta (from 107 to 102 Gy); from the CO source to the absorbed dose of 1 kGy is presented - the position of the optical radiation maximum is shown in Fig. 2. detection in the visible region of the spectrum, which allows the detection in the third example of the obtained system. by synthesizing a mixture of yttrium oxide (M2Oz) and approx.

Згідно з винаходом, детектор як основу міс- сиду алюмінію (АІг6Оз) у співвідношенні 37,5/62,5 тить складний оксид рідкісноземельного елементу мол. 95, що містить домішку двовалентного марга- та металу підгрупи алюмінію, а як домішки містить нцю (Мп) в кількості 0,1 ат. 95 та компенсаційну двовалентний марганець (Мп2») в кількості 0,001-1 домішку кремнію (5175) в кількості 0,2 ат. 95. ат. бо відносно рідкісноземельного елементу та У четвертому прикладі матеріалом детектора компенсаційну домішку із стабільною валентністю, є сполука Ма4А2Ою із моноклінною структурою не нижчою 45, в кількості 0,001-1 ат. 906 відносно отримана шляхом синтезу суміші оксиду ітрію металу підгрупи алюмінію. При цьому співвідно- (У2Оз) та оксиду алюмінію (АІг6Оз) у співвідношенні шення оксиду рідкісноземельного елементу та 66,66/33,33 мол. 95, що містить домішку двовален- оксиду металу підгрупи алюмінію в основі стано- тного марганцю (Мп) в кількості 0,1 ат. 95 та ком- вить від 30/70 до 70/30. пенсаційну домішку кремнію (517) в кількості 0,2 ат. 9.According to the invention, the detector is based on aluminum oxide (AIg6Oz) in a ratio of 37.5/62.5 and a complex oxide of a rare earth element, mol. 95, which contains an admixture of divalent manganese and a metal of the aluminum subgroup, and as impurities it contains 0.1 at. 95 and compensatory divalent manganese (Mp2") in the amount of 0.001-1 silicon impurity (5175) in the amount of 0.2 at. 95. at. because relative to the rare earth element and In the fourth example, the detector material is a compensating impurity with a stable valence, the compound Ma4A2Oy with a monoclinic structure not lower than 45, in the amount of 0.001-1 at. 906 is relatively obtained by synthesizing a mixture of yttrium oxide, a metal of the aluminum subgroup. At the same time, the ratio of (U2Oz) and aluminum oxide (AIg6Oz) in the ratio of rare earth element oxide and 66.66/33.33 mol. 95, containing an admixture of divalen oxide of a metal of the aluminum subgroup based on manganese (Mp) in the amount of 0.1 atom. 95 and com- vit from 30/70 to 70/30. silicon impurity (517) in the amount of 0.2 at. 9.

ве я ї | | 4 205 -- ща їve i i | | 4 205 -- scha i

Е ї ч8 : ж. і 8 Ї ї Кт щ що. - х "Щи о. ! ' маеE i h8 : w. and 8 І и Кт щ что. - x "Shchy o. ! ' mae

Е | | ше / г й- с нт пев в ВВ ОВЙВДінння НУ й - І яE | | ше / г й- s nt pev v VV OVYVDinnnya NU y - And I

БИ "ж 150 то Ка ЗО ЗНО Бе 5 в ча КЕ т5О Зо чо АН те тBI "zh 150 to Ka ZO ZNO Be 5 in cha KE t5O Zo cho AN te t

Фіг. 1 Фіг. 2Fig. 1 Fig. 2

Комп'ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 23 прим.Computer typesetting by M. Matselo Signature Circulation 23 approx.

Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, УкраїнаState Intellectual Property Service of Ukraine, st. Urytskogo, 45, Kyiv, MSP, 03680, Ukraine

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601SE "Ukrainian Institute of Industrial Property", str. Glazunova, 1, Kyiv - 42, 01601