Люминофор для термолюминесцентной дозиметрии

Люминофор для термолюминесцентной дозиметрии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.Зо .:., ° опт„, " - ая

« <о-оз

«но"

П " Е

Союз Советских

Соанаонстнческнх

Йсоубднк

»»778243

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.05.79 (21) 2812793/23-26 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51) М К а з С 09 К 11/12//

G 01 Т 1/11

Государственный комитет«"

СССР о делам изобретений н открытиИ (53) УДК 621.3.032.

35.546 264. 41 46 (088.8) (43) Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 07.02.82 (72) Авторы

Жэабрж 6ния

В. Д. Рожков, В. Г. Кронгауз и И. Х. Шавер (71) Заявитель Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе

1 (54) ЛЮМИНОФОР ДЛЯ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ = =.-.-. -".:-».

ДОЗИМЕТРИИ т 1

Изобретение относится к люминофорной технике, а именно к люминофорам для термолюминесцентной дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения, и может быть предназначено для регистрации поглощенных доз ионизирующего излучения в индивидуальной дозиметрии, медицине и радиобиолагии.

Из известных люминофоров для термо- 10 люминесцентной дозиметрии наиболее совершенными люминесцентными свойствами обладают люминофоры на основе солей щелочноземельных элементов, например, на основе фторида кальция CaF2, активи- 15 рованного марганцем или одним из редкоземельных элементов (1).

Эти люминофоры имеют высокую чувствительность к рентгеновскому и гамма-излучению и удобны для считывания информации спектра термолннминесцевцви.

Однако люминофоры на основе СаРо не позволяют с достаточной точностью регистрировать дозу рентгеновского и гамма-излучения, эквивалентную дозе, поглощенной 25 костной тканью, вследствие значительного отклонения массового коэффициента поглощения энергии рентгеновского и гаммаизлучения (p/р) ",„люминофором СаFo от массового коэффициента поглощения энергии излучения костной тканью („/р)„ .",„, особенно в области энергии 15—

80 кэВ, првменен ие которых наиболее распространено в медицине и радиобиологии.

Известен люминофор, применимый для термолюминесцентной дозиметрии, на основе карбоната кальция, активированного марганцем или редкоземельным элементом, например диспрозием, который получают путем соосаждения карбоната кальция е активатором и последующей высокотемпературной обработки осажденного продукта (2).

Давный люминофор та|кже не втозволяет в достаточно широком диапазоне энергий регистрировать дозы, рентгеновского и гамма-излучения, эквивалентные дозам, поглощенным костной тканью.

Это следует, например, из данных таблицы1, которые показывают, что (V/V)H. „ отличается примерно в 2 раза в области длин волн 15 — 80 кэВ от (p,/р) „"„

Целью изобретения является повышение точности регистрации люминофором для термолюминесцентной дозиметрии дозы рентгеновского и гамма-излучения, поглощенной костной биологической тканью, Поставленная цель достигается описываемым лю минофаром для термолнзмлн е778243

Таблица 1

Энергия излучения

Ет МэР эи ICaCO, с м - г

19,2

5,84

2,46

0,720

0,ЗО4

0,161

0,0998

0,0537

0,0387 0,0305

0,0301

О,310

О,О315

0 0317

Ю,0314

0,0306

0,0295 ,0283

89,5

12,2 .

5,18

1,(53

0,639

О,ЗЗО

0,196

0,0929

0,0576

0 0348

0,0309

О 0299

0,0301

О,ОЗО!

0@297

«00290

0,0277 0,0266

0,01

6.015

0,02

О,ОЗ 0,04

0 105

0,06 . 0,08

Ю,!

6,15

02

0,3

0,4

0,5

0,6

0,8

1,0

1,25

2,057

2,089

Р,!06

2,125

2,102

2,050

1,964

1,730

1,488

1,! 4!

il,027

0,965

0,956

0,950

0,946

0,948

0,939

0,940

20 «. сцентной дозиметр|Би, содержащем карбонат кальция, активатор — марганец или редкоземельный элемент, и карбонат магния при следующем их соотношении, вес. %:

Карбонат кальция 33- 37

Активатор 0,005 — 0,01

Карбонат магния Остальйое. =

Отличие данного люминофора определяется тем, что он дополнительно содержит карбонат магния при вьпйеуказанном весовом соотношении компонентов.

Дополнительное введение в состав предлагаемого люминофора карбоната магния в .качестве необходймого и достаточного признака определяется тем, что последний способен образовывать с карбонатом кальция общую кристаллическую решетку, и используемые в составе данного люминофора элементы .кальций, мапний, углерод

II ЙИСЛОрОд" яВ«ЛЯЮтся ОдНИМЙ йэ«ОЖОВНЫХ компонентов костной ткани.--=="-=--"-:--: — "При этом при концентрации карбо!тата ="кальция"за пределами предложенных значений становится заметйее отклонение (p/p) данного люминофора от (p/р),"„„, т. е. нарушается костноэквивалентность, особенно в области малых значений энергий рентгеновского и гамма-излучения.

В качестве активатора данного люминофора являетоя марганец ил и один из,редкоземельных элементов, например диспрозий или тербий. Выбор концентрации активатора обусловлен тем, что при концентрации менее 0,005% уменьшается чувствительность люминофора а при койцент«ра ции более 0,01% стайовится заметным в клад активатора,в значении ((l/p) " люминофора.

Люминофор по данному изобретению, таким образом, обеспечивает почти эквивалентную регистрацию доз ренвгеновско.го и гамма-излучения дозам, поглощенным костной тканью.

Это следует из нижеприведенных примеров приготовления термолюминесцентного люминофора и далее приведенной в соответствии с примерами таблицы.

П р и"м-ер 1. Готовят смесь из карбоната кальция, карбоната магния и актива : торного соединения в виде водного раствора сульфата марганца при содержании указанных ингредиентов соответственно

15 .1,320 г, 2,680 г и 0,56 мл раствора с концентрацией активатора 0,5 мг/мл. Полученную шихту сушат под слоем активировайного угля и опекают в кварцевой ампуле при 850 С 0,5 ч в условиях, исключающих термическое разложение карбонатов кальция и магния.

Получейный люминофор имеет спектр

-" термолюминесценции с максимумом при

580 нм и обладает удовлетворительной костноэквивалентностью: максимальное отклонение его (p,/р) " от (p/ð) ";"„. составляет 6,5% в диапазоне энергий излучения

0,01 — 1,25 МэВ:и 4,5% в диапазоне э нергик излучения 0,015 — 0,08 МэВ.

Пример 2. Люминофор получают по примеру 1 из шихты состава: СаСОа 1,400 г;

NgC03 2,600 г и Dy2(SO4) а в виде 0,56 мл раствора с концентрацией активатора

0,5 мг/мл.

Полученный люминофор имеет спектр термолюминесценции с максимумом при

590 нм и является практически полностью костноэквивалентным: максимальное от40 клонение его (p/о)" от (p/ð), "„ñîñòàâ778243 мом при 550 нм и обладает удовлетворительной костноэквивалентностью: максимальное отклонение его (p/р) " от (p/р);",. состав5 ляет 6,5% в диапазоне энергий излучения

0,01 — 1,25 МэВ и 5,0% в диапазоне энергий излучения 0,015 — 0,08 МэВ. ляет 6,5% в диапазоне энергий излучения

0,01 — 1,25 МэВ и 2,2% в диапазоне энергий излучения 0,0.15 — 0,08 МэВ.

Пример 3. Состав шихты: СаСОа

1,480 г; МЯСО, 2,520 г и ТЬа($04)а в виде

0,56 мл раствора с концентрацией активатора.0,5 мг/мл. Условия обработки шихты аналогичны, описанным в примере 1.

Полученный люминофор имеет спектр термолюминесценции с основным максимуО

В таблице 2 представлены значения (р/р) " для люминофоров по примерам 1, 1О 2 и 3 и для сравнения — (p/ð) „.",„костной ткани.

Таблица 2 (p/р)эн см21 х х X gQ

Ф

l p а

С> х я <7> х Ц люминофор по пр. 2 люминофор по пр. 3 люминофор по пр. 1 костная ткань

19,8

5,94

2,49

0.728

0,306

0,161

0,0991

О 0525

0 0374

0,0290

0,0284

О,0292

0,0297

0,0297

0,0296

00289

0 0277

:О 0265 биологической тканью, он дополнительно содержит карбонат магния при следующем соотношени|и уиазаяиых iKGMIIQHBHY0$, вес. %:

Дополнительное техническое преимущество данного изобретения определяется тем, что оно дает возможность для создания активного, т. е. непосредственно дающего информацию, фантома костной ткани биологических объектов.

Карбонат кальция 33 — 37

Активатор 0,005 — 0,01

Карбонат магния Остальное.

Формула изобретения

Люминофор для термолюминесцентной дозиметрии, включающий карбонат кальция и активатор — марганец или редкоземельный элемент, отличающи йся тем, что, с целью повышения точности регистрации люминофором дозы рентгеновского н гамма-излучения, поглощенной костной

Источники ивфо р мации, лринятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3282855, кл. 252-301.4, 1966.

2. Bapat V. М., Namby К. $. «Droc. Nat.

$ymp. ThermoluminescerIce and its аррl», Madras, 1975, РЖФ, 1977, реф. № 5Д763.

0,01

О 015

0,02

О,ОЗ

О,О4

О,О5

0,06

0,08

0,1

0,15

0,2

О,З

04

0,5 0,6

0,8

1,0

1,25 19,1

5,75

2 41

0,703

0,295

0.1Б6

0,0961, 0,0513 0,0368

0 0288

О,0283 0,0292

0,0297 0,0297

0,0296

0 0289

0,0277

0,0265

20,4

6,13

2,58

0,752

0,315

0,166

0,102

0,0538

0 0380

0,292

0,0284

О,Ю292

0„0297

0,0297

0,0296

0,0288

0,0277

0,0265,192

5,84

2,46

0,720

0,304

0,161

0,0998

0,0537

О,0387

0,0305

0,О301

О,0310

0,0315

0 0317

О,0314

0,0306

О,0295

0,0283