(54) Radiofototermoiuminiscenění sklo

Transkript

1 ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ Й IE P U 8 U К A < 1» ) <H> /22/ Přihlášeno /21/ /PV / (51) Int. Cl. a С 03 с 3/3 0 (111) Zveřejněno Ш Ы О ТОО VYWÄÍ-KY A OBJEVY (45) Vydáno (75) Autor vynálezu КОС ÍK JIŘÍ ing. CSc., HRADEC KRÁLOVÉ a BOHIJN ANTONlH doc. dr. DrSc PRAHA (54) Radiofototermoiuminiscenění sklo V y n á i e z a e Lýka skla pro ď o z i m а1: r i i z á ŕ а - rtí, které sdružuje přednosti dozimetrického skla založeného na jevu r ad i o oi. o lumini s cence a skla založeného na jevu termoluminiscence. Dozimetrie, tj. kvantitativní měření dávek záření, představuje velmi důležitý obor radiologické fyziky a je středem zájmu vědeckovýzkumných pracovníků. Správná dozimetrická kontrola představuje základní podmínku pro rozvoj mírového využití atomové energie, která pŕoni.ká do ne j různě j š ich oborů vědy a techniky. Proto jsou intenzívně hledány nové dozimetrické materiály, které mají umožnit spolehlivé, kvantitativní měření ionizačního záření v širokém rozsahu dável To J fc nezbytný předpoklad pro individuální kontrolu pracovníků, přicházejících do styku a pronikavým zářením. Pru dozimetrií se vedle krystalických materiálů stéle častěji používá dozimetrů skleněných, Voužítí skla, jehož výzriííu i:iezi pevnými látk^tui, které jsou vhodná pivo dozimetrii dávek záření, pronikavě vzc&stá, je založeno na jedtiom ze tří jevů, t j, radioko- J.oiaci, radioíotoluniniscenci nebo termolumini scenc.i. И radiokolorace dochází interakcí skla se zářením v důsledku, tvorby barevný'.h center ke. xtosns jeho spektrálních vlastností. Měření dávek záření se provádí s hodnocení změn optické hustoty pro vlnové délky absorpčních pásů příslušných barevným centrům. U termoluminiscence a radiofoeoluminiscenoe dochází interakcí skla a záření к změně latentní. Dávka záření se stanoví na základě měření emise záření /luminiscence/, kf; kteri dochází pří návratu lokalizovaných nsbo excitovaných elektronů do původního stavu. Tento nívrat je vyvolán bu2 přívodem světelné Jf. o t o lum in i sc anc e/, nebo tepelné energie /termoluminí scence/. Zatímco radiokolorace skla se využívá pro měření velkých dávek záření nad 10 J.kg - ', jsou jak radiof otoluminiscencní, t ak tnrmolumiaiscánční skla vhodná pro osobni, dozimetrii, kde jde o dávky záření 10~4 až 10 J.kg^. Radiofo tolumin i s сenční skleněné dozimetry jsou zpravidla založeny na ne tafo s f or ecných sklech aktivovaných Eitříbrern, která jrjem citlivá k ozáření paprsky X, beta, gamuia i k t e p e l n ý m p.eu t r c n ů m. S e k u n d á r n í f l u o r e s c e n- ce po buzení těchto ozářených skel má maximum při 620 nra a jde tedy o emisi oranžového záření.. Skleněné rad ioťc to iumin i scenční dozimgtry jsou běžně vyráběny a jejich zásadní výhodou j 2 vhodnost pro měření, kumulativních dávek; latentní změna způsobená interakcí skla <;e zářením se pří měřeni dávky rráření nevymazává. Pokud jde o t e rnio l um ir. i ce. nen í dozimetrická skla, výhodných vlastností bylo dosaženo p ř ed evľj í íl ч ii 1 in i t oi: o,? 0 re čných skel aktivovaných ern! v Ir. Tato L a jsou vyráběna např. v SSSB. a už v roce 1963 jich bylo použito pro osobní, dozimetry k c amor,.autů.- Měřici rozsah je uváděn /..10~'' t až J.kg ', přičemž pro d á v v ž t š i v.zí 10 J. к 9.'"se ffiísfco t ermo lum in i s cenco. v у у í - vá j e.v u radiokolorace. Při zahřívání ozářeníbo radií: terraelum itiisc-atisn ího skla dochází k ere i s i z á f n í, jehož registrací sa získá termolumiuíscenerií křivka. Plocha vymezená t e rino 1 umi-n :i. y cenení křivkou a osou souřadnic

2 je mírou dávky záření. Při dobře vyvinuté křivce.s jedním maximem lze jejího maxima užít i pro kvantitativní hodnocení dávky záření. Na rozdíl od radiofotoluminiscenčních skel jsou termoluminis cenění skla vhodná pouze pro jednorázové vyhodnocení, dávky záření. Sklo podle vynálezu umožňuje využít pro měření dávek záření jak jevu radiofo toluminiscence, tak jevu termoluminíscence a případně také při velkých dávkách záření i radiokolorace. Předmětem vynálezu je radiofo totermolumit niscenční sklo na základě lithnohlinitého metafosfo rečného skla, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje ve hmotnostních %, 76 až 82 kysličníku fosforečného P2O5, 6 až 14 kysličníku hlinit-ého Al2G>3» 4 až 10 kysličníku líthného L i 2 0 p 0,5 až 6 kysličníku stříbrného Ag20 a dále příměs nejméně jednoho kysličníku v uvedeném množství ze skupiny zahrnující kysličník manganatý MnO 0.1 až 0,5, kysličník ceričitý Ce02 0,05 až 1, kysličník měíný Cu20 0,05 až 0,5, kysličník chromitý C1-2O3 0,1 až 1, kysličník cíničitý Sn02 5 až 10, kysličník thalný TI2O 0,1 až 1, kysličník uranový UO3 0,1 až 1, kysličník neodyraitý Nd203 0,05 až 1, kysličník samaritý S1112O3 0,01 až 0,5. Kysličník stříbrný Ag20 slouží ve skle к aktivaci radiofo to luminiscence, zatímco kysličníky zahrnuté ve skupině příměsí mají funkci aktivátorů termoluminíscence a případně sen sibilátorů. Radiofototermoluminíscenční sklo podle vynálezu umožňuje měření dávek záření v rozmezí 10"^ až 50 J.kg -^ a jeho r ad i oko 1 o r a c.e lze přitom využít pro hodnocení velkých dávek záření v rozmezí 10 2 až lo'» J.kg" 1. Zásadní předností skla podle vynálezu je možnost měření dávky záření použitím dvou principiálně odlišných a na sobě nezávislých metod. Tím dochází к zpřesnění hodnocení dávky záření а к zvýšení objektivnosti měření, zejména s přihlédnutím k fadingu, Odpadá nutnost výroby dvou různých druhů skleněných dozimetrů a hodnocení dávky záření mohou na témže dozimetrickém elementu provádět jak pracoviště vybavená pro měření radíofotoluminiscence, tak i pracoviště zařízená na měření termoluminíscence..zařízení pro měření radiofo toluminíscence je podstatně složitější a nákladnější a sklo podle vynálezu umožňuje využít tohoto zařízení pro cejchování jednodušších přístrojů pro měření termoluminíscence. Při praktickém použití umožňuje sklo podle vynálezu radiofoto termolumin i scenčni měření dílčích dávek záření ve zvolených časových intervalech, bez měřitelného narušení přesnosti dalšího hodnocení. Celkovou dávku záření za určitý časový interval lze měřit za použití bu5 radiofo t olumin i scence nebo termoluminíscence. Pokud je к dispozici přístrojové zařízení, je z hlediska přesnosti a objektivnosti hodnocení nejvýhodnější měřit celkovou dávku záření nejdříve použitím r adiofo t oluminis cen се a potom termoluminíscence. Příkladná složení skel podle vynálezu jsou uvedena v následující tabulce.- hmotnostní t kysli čníк fosforečný P2O kysli čníк hlinitý AI2O kys 1 i čník 1 i thný Li 2O ky s 1ičniк stříbrný Ag '1 85 kysličník manganatý MnO ky s 1ičník mě3ný Cu kysličník ceričitý Ce Dozimetrické vlastnosti skla 1 jsou patrny z obr. t, 2 a 3. Obr. 1 znázorňuje excitační spektrum, kde křivka a odpovídá excitačním pásům manganu Mn a křivka Ъ_ excitačním pásům stříbra Ag. Dávka záření činila 50 J.kg~l. Obr. 2 znázorňuje emisní spektrum, kde křivka a_ odpovídá manganu Mn /vrchol 590 nm / a křivka b^ stříbru Ag /vrchol 620 nm/. Dávka záření činila 50 J.kg"'. Obr. 3 znázorňuje intenzitu termoluminíscence s konstantním obsahem kysličníku manganatého MnO 0,13 hmotnostních t a proměnným obsahem kysličníku stříbrného Ag20 /v hmotnostních Z/, kde a = 0,3, b = 0,62, с = 1,25, d = 2,5, e = 5. Skla se vyrobí tavením kmene z čistých surovin, s výhodou me t af o sf 0 re čnanů, v prostředí odolném vůči koroznímu působení metafosforečných sklovin, např. v pánvích z křemenného skla, Zvlášt výhodné je použití elektrických tavících pecí s definovanou atmosférou. P Ř E D M í T Rad íofo t o termoluminiscenční sklo na základě lithnohlinitého metafosforečného skla, vyznačené tím, že obsahuje,ve hmotnostních procentech, 76 až 82 kysličníku fosforečného, 6 až 14 kysličníku hlinitého, 4 až 10 kysličníku lithného, 0,5 až 6 kysličníku stříbrného a dále příměs nejméně jednoho kysličníku v uvedeném množství, ze skupiny V Y N Á L E Z U zahrnující kysličník manganatý 0,1 až 0,5, kysličník ceričitý 0,05 až 1, kysličník mě3- ný 0,05 až 0,5, kysličník chromitý 0,1 až 1, kysličník cíničitý 5 až 10, kysličník thalný 0,1 až 1, kysličník uranový 0,1 až 1, kysličník neodymitý 0,05 až 1, kysličník samaritý 0,01 až 0,5. 3 listy výkresů Sevrroprafia, n. р.. xávod 7. Most

3 Д tnm А Obr.1. h v C ev J

4 Л [nm] ,2 2,4 2j5 hv [GVJ

5 Obr. з. "Г [-C 1