Радиолюминесцентный состав

Радиолюминесцентный состав

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. СОЮЗ COBKTCHHX

Це) O)) М511 С 09 К 11/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЙЙ-- .

И АВ1 ОРСИОМУ СВИЩТЕЛЬСТВУ

C у

) ОСУДАРСТВЕКНЫЙ. КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОЕ НЮИй И ОТНРЫтИй (21) 3397170/23-26 (22) 04 .02.82 (46) 23..11.83. Sion. М 43 (72) А.ф.Зацепин, В.С.Кортов, ф.С.Андреев, В.И.Ушкова

И Л.А.Благийина (71) уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Кирова (53) 535.376:546.28i45 47 (088.8) (56) 1. Бенфорд А. Транспортировка пучков заряженных частиц,. М. Атомизпат, 1969. .2. Марковский Л.Я. и др. Люминофоры. М.-Л.р "Химия", 1966, с. 115-116. ("54 ) (57 I РАДИЬЛЮМИНЕСЦЕНТНЫИ СОСТАВ, включающий Si02; BeO.H ZnO, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения светового выхода и стабильности радиолюминесценции и радиационной стойкости его, он дополнительно содержит Ge02 при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

SiO2 44,3 — 53,7

ВеО 41,9 — 44,8

ZnO 1,4 -- 6,0

GeO2 0,1 — 10,0

1055751

Предлагаемый радиолюминесцентный состав представляет собой твердый Оо раствор на основе силиката бериллия

Ве23104, с замещением. 2п -и Ве и

2+ 2+ ое 4+ si 4+ в бериллиевой и кремнекислородной т одрешетках со структурой. фенакита типа (Be,Zn)g (Si,Ge)0 . Изобретение относится к технике люминофоров, а именно к радиолюминес. центным составам, устойчивым к воздействию различных видов радиации и применяемым в качестве экранов в устройствах для наблюдения, измерения 5 и контроля профилей пучков ускоренных частиц.

Известно использование в качестве рабочего вещества для радиолюминесцентных экранов двуокиси кремния — 1О кварца, являющегося одним из наиболее распространенных радиационно-устойчивых материалов f1 ).

Недостатками укаэанного радиолюминесцентного вещества .являются неболь-15 шой выход радиолюминесценции, уменьшение интенсивности свечения с течением времени и недостаточно высокая, радиационная устойчивость его, что, выражается в частичной потере прозрачности, падения яркости и изменении спектральных характеристик свечения мишени под пучком.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является радиолюминесцентный состав, включающий

8102, ВеО.и 2пО, а также активирую. щую примесь ИпО при следующем соотношении компонентов, молы Si 0 1, 19 >

2пО 1,6; ВеО 0,4 и МпО 0,132 2), Недостатки известкого радиОлюми-30 несцентного состава — низкий световой выход радиолюминесценции и невысокая ее стабильность, а также недостаточная радиационная стойкость его, что не соответствует требованиям, предъявляемым к. веществам для радиоЪаоминесцентных экранов, Цель изобретения — повышение светового выхода и стабильности радиолюминесценции и радиационной стой- 4О кости радиолюминесцентного состава на основе оксидов кремния, бериллия и цинка.

Поставленная цель достигается тем, что радиолюминесцентный состав, включающий SiOZ, ВеО., 2пО, содержит

45 дополнительно Ge02 при следующем сооТношении компонентов, вес.%:

Sion 44,3 — 53,7

ВеО 41,9 - 44,9

ZnO 1,4 — 6,0

СеО2 .0,1 — 10,0

Предлагаемый радиолюминесцентный состав обеспечивает повышение светового выхода радиолюминесценции в

1,1 раза, Й также значительное повы- 55 шение стабильности и радиационной стойкости его по сравнению с известным радиолюминесцентным способом.

При этом указанные твердые растворы не могут быть получены беэ введения небольших количеств минерализатора, в качестве которого используется ZnO.

При количествах 2пО менее 1,4Ъ исходные компоненты шихты не полностью взаимодействуют между собой и не,образуют гомогенные растворы, а при содержании ZnO более 6Ъ наряду с твердыми растворами в заметных количествах начинает выделяться фаза

2п2Si04,. что ухудшает эксплуатацион ные характеристики вещества. Пределы содержания ВеО зависят от количества

ZnО и определяются из принципа эквимольной замены окиси бериллия.на окись цинка.

Несмотря на возможность введения в состав твердого раствора значительных количеств GeO> верхний предел содержания оксида германия составляет

10 вес.Ъ, поскольку при этом заметно снижаются технические и механические свойства вещества. При содержании

Ge02 менее .0.,1. вес.Ъ радиационная стойкость вещества становится недос таточной. Верхний и нижний пределы содержания В О определяютСя пределами содержания Ge02, поскольку в структуре твердого тела раствора осу-ществляются изоморфные.замещения типа G е "+" "- i +.

Радиолюминесцентный .состав может быть получен в виде монокристаллов и керамики.

Монокристаллы выращивают иэ раствора-расплава методом температурного перепада в интервале 1000-1150ОС.

В качестве исходных используют реактивы SiO>„ BeO ZnO и Ое02квалификадии х.ч. Этим способом получают приз-. матические монокристаллы,.из которых для исследования вырезают плоскопараллельные пластины размером

10х10х2 мм.

Керамические образцы получают из указанных реактивов, взятых в необходимых соотношениях, путем тща тельного перемешивания исходных компонентов, прессования и прокаливания при 1350-1450 С в течение 40-50 ч.

Для обеспечения полноты прохождения процесса и улучшения механических свойств осуществляют многократное иэмельчение, прессование и прокаливание получаемого материала. Изготовленные керамические мишени представляют собой плотноспеченные диски диаметром 32 мм и толщиной 2-3 мм.

В табл. 1 приводится количественный состав ряда образцов радиолюминесцентного вещества.

Измерение основных характеристик радиолюминесценции полученных образцов проводят в специальной вакуумной камере, установленной на ионопроводе электуостатического ускорителя

ЭГ-2,5, под действием пучка протонов

1055751

Таблица 1

Состав, вес.Ъ

Фазовое состояние вещества

BeO ZnO CeO2

Образец

8 02

44,8

Монокристалл

53,7

114

0,1

Керамика

44,3

41,9

3,8

10,0

49,8 42,2

Керамика

6,0

2,0

Таблица 2

Окраска образца после облучения в течение 1 ч

Цвет свечения

Образец

I I

Не окрашивается

1 10

10

Белый с голубым оттенком

8 8

Белый

Белый

8,5

8,5 8,5

8,5

Известный

1,5 0,06

Стеклообразный кварц

1,5 0,7 0,1

0,07 Голубой

Интенсивное окрашивание

ВНИИПИ Заказ 9236/21 Тираж 639. Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 с энергией 650 кэВ и плотностью тока пучка частиц 10 мкА-см 2. Световой выход радиолюминесценции измеряется электронным фотометром.

В табл. 2 приводятся основные характеристики радиолюминесценции, измеренные в указанных условиях, предлагаемого радиолюминесцентного состава и сравнении с аналогичными характеристиками известного радиолюминесцентного состава, а также 10 кварца.

Как видно из таблиц, предлагаемый радиолюминесцентный состав обеспечивает повышение светового выхода радио люминесценции более чем в 1,1 раза, )5 а также значительное повышение стабильности свечения и радиационной стойкости люминофора по сравнению с известным составом.

Све товой выход, отн. ед., при различном времени экспозиции, мин

0 1 10 60

Кроме того, предлагаемый состав обладает высокой механической и термической стойкостью, что позволяет повысить диапазон рабочих температур и увеличить срок службы визуализирующих устройств.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется повышенным световым выходом свечения радиолюминесцентного состава, высокой стабильностью светотехнических характеристик и хорошей радиационной стойкостью его, что делает предлагаемый состав перспективным при его использовании в экранах для визуальной регистрации и измерения профиля пучков ускоренных частиц различной интенсивности с высокой степенью надежности.

Зеленый Интенсивное окрашивание