DE2165731C3 - Thermolumineszenz-Stoff für die Strahlungsdosimetrie, sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Thermolumineszenz-Stoff für die Strahlungsdosimetrie, sowie Verfahren zu seiner HerstellungInfo
- Publication number
- DE2165731C3 DE2165731C3 DE19712165731 DE2165731A DE2165731C3 DE 2165731 C3 DE2165731 C3 DE 2165731C3 DE 19712165731 DE19712165731 DE 19712165731 DE 2165731 A DE2165731 A DE 2165731A DE 2165731 C3 DE2165731 C3 DE 2165731C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oxide
- magnesium
- magnesium oxide
- thermoluminescent
- terbium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 33
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 25
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 24
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 9
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- -1 metal oxide magnesium oxide Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- QOAASRZJJZEYNC-UHFFFAOYSA-N [B]=O.[B] Chemical compound [B]=O.[B] QOAASRZJJZEYNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000000904 thermoluminescence Methods 0.000 description 26
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 229910003451 terbium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N terbium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Tb+3].[Tb+3] SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960002645 boric acid Drugs 0.000 description 3
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 3
- 229910003440 dysprosium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N dysprosium(iii) oxide Chemical compound O=[Dy]O[Dy]=O NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- VJQGOPNDIAJXEO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxoboron Chemical compound [Mg].O=[B] VJQGOPNDIAJXEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- MAYVZUQEFSJDHA-UHFFFAOYSA-N 1,5-bis(methylsulfanyl)naphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(SC)=CC=CC2=C1SC MAYVZUQEFSJDHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXPQVUQBEBHHQP-UHFFFAOYSA-N 5,6,7,8-tetrahydro-[1]benzothiolo[2,3-d]pyrimidin-4-amine Chemical compound C1CCCC2=C1SC1=C2C(N)=NC=N1 QXPQVUQBEBHHQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 150000002038 dysprosium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- HDGGAKOVUDZYES-UHFFFAOYSA-K erbium(iii) chloride Chemical compound Cl[Er](Cl)Cl HDGGAKOVUDZYES-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 229940031958 magnesium carbonate hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 150000003502 terbium compounds Chemical class 0.000 description 1
- YJVUGDIORBKPLC-UHFFFAOYSA-N terbium(3+);trinitrate Chemical compound [Tb+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YJVUGDIORBKPLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GFISHBQNVWAVFU-UHFFFAOYSA-K terbium(iii) chloride Chemical compound Cl[Tb](Cl)Cl GFISHBQNVWAVFU-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Description
60
Die Erfindung betrifft einen Thermolumineszenz-Stoff für die Strahlungsdosimetrie in Form eines aus
Boroxid und einem Metalloxid bestehenden komplexen Kristalls, in den mindestens ein Aktivatorelement
eingelagert ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Theimolumineszenz-Stoffes.
In den letzten Jahren haben Strahlungsthermolumineszenzdosimeter unter Verwendung von Thermolumineszenz-Stoffen
große Beachtung gefunden und wurden insbesondere auf dem Gebiet der Arzneimittel. Radiologe usw wegen ihrer Vorteile, wie beispielsweise
einfache'Handhabung, Kompaktheit, Zugänghchkeit in
verschiedenen Formen, wie beispielsweise Pulver oder Tab'etten und Fähigkeit zur präzisen Messung kumulativer
Dosierung über einen weiten Bereich verschiedener ionisierender Strahlungen verwendet
Strahlungsthermolumineszenzdosimeter sind mit der
Fähigkeit ausgestattet, die darin absorbierte Energie über einen langen Zeitraum bei Aussetzung gegenüber
ionisierenden Strahlungen, wie beispielsweise Röntgenstrahlen
anzusammeln und diese angesammelte Energie als L>ht zu emittieren, wenn diesen Dosimetern
thermische Energie, beispielsweise durch Erwarmen, zueeführt wird. Das Phänomen der Lumineszenzemission
infolee Erwärmung wird mit Thermolumineszenz bezeichne! Somit kann eine quanütative Bestimmung
der Bestrahlungsdosis durch Messung der Lichtsumme oder Lichtintensität der Thermolumineszenz verwirklicht
werden weil sie der in den lummeszierenden Materialien nach Belichtung durch ionisierende Strahlungen
gespeicherten Energie proportional ist
Obgleich der Mechanismus der Thermolumineszenz für jedes Lumineszenzmaterial spezifisch ist und
komplizierte Gesichtspunkte ergibt, kann er qualitativ wie folgt erklärt werden: In Suahlungsthermolummeszenz-Stoffen
bilden aktivierende Elemente oder Knstallgitterstörstellen,
die in dem Wirtkristall vorliegen, metastabile Energiezustände, in die vom Grundzustand
durch ionisierende Strahlung angeregte Elektronen oder positive Defektelektronen eingefangen werden.
Dann werden, wenn die Lumineszenz-Stoffe unter einem derartigen Zustand auf eine ausreichend hohe
Temperatur erhitzt werden, die in den metastabilen Zuständen eingefangenen Elektronen oder positiven
Defektelektronen wieder aktiviert und freigegeben und zurüc in den Grundzustand gebrüht, wobei Lumineszenz
im sichtbaren oder in der Nähe des sichtbaren Weilenlängenbereichs emittiert wird.
Die üblichen in der Dosimetrie ionisierender Strahlungen
verwendeten Thermolumineszenz-Stoffe sind
beispielsweise ur, LizD«-».mii,^a.*v^.i^ w..- ~-. -
Die Stoffe LiF und Li2B4O.Mn weisen als Thermolumineszenz-Stoffe
geringe Empfindlichkeit auf und erfordern eine komplizierte Wärmebehandlung, haben
jedoch den Vortei' einer günstigen Ordnungszahl, die
der des weichen Gewebes des menschlichen Körpers nahekommt Li2B<O7:Mn hai darüber hinaus asu
Nachteil, daß es leicht zerfließt. Andererseits besitzen CaSO^-Dy und CaF2:Mn den Nachteil einer höheren
effekiiven Ordnungszahl, weisen jedoch die Vorteile
höherer Empfindlichkeit und Einfachheit der Messung über einen weiten Bereich auf.
Ein Thermolurr cszenz-Stoff der eingangs genannten Art für die -,trahlungsdosimetne. nämlich mit
Mangan aktiviertes Lithiumborat, ist z. B. aus dem Buch von J.R.Cameron, N.Suntharalingam und
G. N. K e η η e y: »Thermolumineszent Dosimetry«,
1968, S. 57 bis 64, bekannt.
Ferner sind aus der DT-AS 12 84 296 Lumineszenz-Stoffe
der allgemeinen Formel
2 · B2O, :rA
bekannt, worin M1 eines der Alkalimetalle Lithium,
Natrium oder Kalium, M" eines der Erdalkalimetalle Calcium, Strontium, Barium oder Magnesium, A
Terbium oder Terbium + Gadolinium bedeuten, und
χ + y zwischen ., und 4,v zwischen , und 10 und ζ
zwischen 0,02 und 0,4 liegen. Das Grundgefüge dieser
bekannten Lumineszenz-Stoffe ist ein komplexes Oxid, das aus den drei Komponenten Alkalioxid, Erdalkalioxid
und Boroxid besteht, und sie zeigen spontane Lumineszenz, d. h., sie emittieren die Lumineszenz lediglich in ι ο
dem Augenblick, in dem das Material durch eine
Erregungsquelle, beispielsweise Ultraviolettstrahler
Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahl·. · rrregt wird. Die Herstellung dieser Stoffe erfolgt dur ^ mehrstündiges
Erhitzen der Ausgangsstoffe in Lü'i
Im allgemeinen weisen die me·-,*-:?·! iunineszierenden
Stoffe eine gewisse Therrnolur.:„ieszenz auf. Ob jedoch
derartige lumineszierend; Stoffe für Strahlungsthermo-Iumineszenzdosimeter
get^.iet sind oder nicht, hängt
jedoch von vielen Faktoren ab. insbesondere der Strahlungsthermolnmineszenz, der Erhitzungstemperatur,
bei welcher die Strahlungsthermolur.ineszenz in bemerkenswertem Ausmaß eintritt und dem Umstand,
ob das Material zu »fading« neigt, d.h. i.n einem
zeitlichen Verlust der gespeicherten Energie.
Die aus der DT-AS 12 84 2% bekannten Lumineszenz-Stoffe sind, wie Versuche gezeigt haben, für
Strahlungsthermolumineszenzdo'imeter ,licht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist :ie Schaffung eines
Thermolumineszenzstoffes der eingangs genannten Art für die Dosimetrie, der gegenüber den bekannten
Stoffen eine höhere Empfindlichkeit aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Thermolumineszenz-Stoff
für die StraKIungsdosimetrie in Form
eines aus Boroxid und einem Metalloxid bestehenden komplexen Kristalls, in den mindestens ein Aktivatorelement
eingelagert ist, erfindungsgemäß dadurch, daß der Kristall als das Metalloxid Magnesiumoxid und als
das Aktivatorelement Terbium und/oder Dysprosium enthält
Die Thermolumineszenz-Stoffe gemäß der Erfindung können durch die allgemeine Formel
MgO · xBiO-.yA
45
ausgedruckt werden, in der A wenigstens eines der Elemente Terbium und Dysprosium, χ die Anzahl Mole
an Boroxid je Mol Magnesiumoxid und y die Zahl der Grammatome an Aktivatoreiernent A je Mo! Magnesiumoxid
bedeuten. Obgleich χ im Bereich von 0,2 bis 5,0 und y im Bereich von 10 ■■ bis 5 · 10 2 liegen können,
können die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn χ im Bereich von 1,0 bis 3,0 und y im Bereich von 5 · 10 f
bis3 · 10· 'liegen.
In der Zeichnung zeigt F i g. 1 in der Kurve a eine graphische Darstellung, welche di-i Beziehung zwischen
der Erhitzungstemperatur und der Intensität der Thermolumineszenz nach Bestrahlung durch Röntgenstrahlen
für ein Strahlungsthermolumineszenzdosimeter wiedergibt, das als Thermolumineszenz-Stoff durch r,0
Terbium aktiviertes Magnesium-Boroxid aufweist.
Die Kurve b in Fig. 1 ist eine graphische Darstellung,
in der die Beziehung zwischen der Erhhzungstempera tür und der Thernoiumineszenzintensität nach Bestrah
lung durch Röntgens'rahlen für ein Strahlungsthermolu &5
mineszenzdosimeter, das als Thermolumineszenz-Stoff durch DysprosLii) aktiviertes Magnesium-Boroxid
aufweist, wiedergibt.
Fig.2 ist eine graphische Darstellung, in der die
Beziehung zwischen der Bestrahlungsdosis und der Thermoiumineszenzintensität nach Bestrahlung durch
6OCo-y-Strahlen für ein Strahlungsihermolumineszenzdosimeter,
das als Thermolumineszenz-Stoff aktiviertes Magnesium-Boroxid aufweist, wiedergegeben isL
Die Thermolumineszenz-Stoffe gemäß der Erfindung können hergestellt werden, indem als Quellen für das
Wirtsmaterial Magnesiumoxid oder eine durch Erhitzen leicht in dieses Oxid überführbare Magnesiumverbindung,
beispielsweise Magnesiumcarbonat oder Magnesiumhydroxid, und Boroxid oder eine durch Erhitzen
leicht in das Oxid überführbare Borverbindung verwendet werden, zu diesen Quellen des Wirtsmaterials
wenigstens eine der Verbindungen Terbiumoxid, eine nach Erhitzen leicht in das Oxid überführbare
Terbiumverbindung, Dysprosiumoxid oder eine nach Erhitzen leicht in das Oxid überführbare Dysprosiumverbindung
als Quelle des Aktivators zugegeben werden, diese Bestandteile ausreichend vermischt
werden und das so erhaltene Gt..:isch in Luftatmosphäre in einem elektrischen Hochtem^eraturofen erhitzt
und anschließend abgeschreckt und gegebenenfalls zerkleinert wird. Das Vermischen kann entweder im
Trorkenverfahren γδΛ einer Kugelmühle oder Mischmühle
oder durch Herstellung einer Aufschlämmung der Bestandteile mit Wasser, Alkohol und dergleichen
erfolgen. Es wird etwa das gleiche Ergebnis bei Anwendung des Naßverfahrens erhalten, bei dem jeder
Bestandteil gleichzeitig, z. B. in Form von Hydroxiden, ausgefällt wird.
Die Erhitzungstemperatur kam. im allgemeinen im Bereich von 500 bis 1200° C liegen. Die Erhitzungszeit
kann im allgemeinen ir, ,erhalb des Bereichs von 0,5 bis 10 Stunden liegen, je nach der Kapazität des verwendeten
Tiegels und der Beschickungsmenge des Tiegels. Besonders günstige Ergebnisse kennen erhalten werden,
indem das Erhitzen innerhalb eines Temperaturbereichs von 800 bis 1000"C während 1 bis 5 Stunden
erfolgt. Es ist auch möglich, das erhaltene Material in einer inerten Gasatomosphäre, wie beispielsweise
Argon oder Stickstoff, wiederzuerhitzen, um die Thermoiumineszenzintensität zu steigern. Zur Reinigung
kann das Lumineszenzmaterial, beispielsweise mit heißem Wasser, nach Beendigung des Erhitzungsvorgangs
ausreichend gewaschen werden.
Wenn ein aus einem so erhaltenen Thermolumineszenz-Stoff
MgO ·
aufgebautes Dosimeter zur Bestimmung der Dnsis von Röntgenstrahlen oder y-Strahlen verwendet wird,
ermöglicht er die quantitative Messung der Dosis zwirnen einer kleinsten Desk von e'nigpn mR und
einer hörhsten Dosis bis zu 3 · 10" R. In Fi % 2 ist die
Beziehung zwischen der Dosis und der Thermolumineszenzinten^Jtät nach Bestrahlung durch h"Co-y-Strahlen
für das Material
MgO · 2B2O1 : 0.02 Dy
als Beispiel für Thermolumineszor/-stoffe gemäß der
Erfindung wiedergegeben. Für das lurch Terbium aktivierte Lumineszenzmaterial wird ebenfalls etwa das
gleiche Ergebnis erhalten. Ferner sei darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße Lumineszenz-Stoff
qualitativ die Dosimetrie von einigen Hundert μR bis zu
105R gestattet und somit als besonders geeignet für Strahlungsthermolumineszenzdosimeter zur Bestim-
21 65 73ί
lining der kumulativen Dosis verschiedener ionisierender
Strahlungen, wie beispielsweise Röntgenstrahlen oder y-Strahlen, verwendet werden kann.
Obgleich Thermolumineszcnz-Stoffe mit Aushei/--Maxima
im Bereich von 150 bis 2000C auch unter s
Verwendung von Thulium, Europium, Mangan oder Thallium anstelle von Terbium oder Dysprosium als
Aktivator erhalten werden können, haben diese Materialien geringere Thcrmolumineszenzintensität,
verglichen mit Lumineszenz-Stoffen, die durch Terbium oder Dysprosium aktiviertsind, weisen häufig Nebenmax'ima
unterhalb dem Hauptmaximum auf und 'sind daher schlechter als Thermolumineszenz-Stoff für
Strahlungsthermolumineszenzdosimeter geeignet.
Strahlungsthermolumineszcnz-Dosimeter können dadurch
hergestellt wenden, daß man den Thermolumineszenz-Stoff zusammen mit einem inerten Gas in einem
Glasrohr einschließt oder beispielsweise durch Sintern, Zusammendrücken mit einer kleinen Menge Tablettiermittel,
wie beispielsweise Kaliumbromid, unter Bildung einer Tablette oder durch Einbettung des Materials in
einem wärmebeständigen Harz, beispielsweise Fluorharz oder Silikonharz, verfestigt. Zur Herstellung des
Strahlungsthermolumineszenzdosimeters ist jedes andere
Mittel oder jede andere Methode zur Herstellung von Thermolumineszenzdosimetern anwendbar, solange
der Thermnliimineszenz-Stoff gemäß der Erfindung
die wesentliche Komponente des Strahiungsthermolumineszenzdosimeters darstellt.
Die Erfindung wird nachstehend durch Beispiele näher erläutert. Die günstigsten Zusammensetzungen
und Herstellungsmethoden der Thermolumineszenz-Stoffe
sind in den Beispielen 4 und 7 wiedergegeben.
Beispiel 1 Die folgenden Materialien:
Magnesiumoxid, MgO
Boroxid, BiOj
Terbiumoxid.
Boroxid, BiOj
Terbiumoxid.
1 Mol 1 Mol 0,0025 Mol
35
40
werden in einer Kugelmühle oder Mischmühle ausreichend vermischt, in einen Aluminiumoxid- oder
Quarztiegel gegeben und dann 2 Stunden in einem elektrischen Hochtemperaturofen in Luft auf 9500C
erhitzt und anschließend mit heißem Wasser ausreichend gewaschen.
Das aus 30 mg des so erhaltenen Materials durch Einschluß in einem 12x2-mm-Glasrohr zusammen mit
reinem Argon hergestellte Strahlungsthermolumineszenzdosimeter
zeigt, wenn es verschiedenen ionisierenden Strahlungen, wie beispielsweise Röntgenstrahlen
oder y-Strahlen, ausgesetzt und anschließend durch
Erhitzen auf erhöhte Temperatur gebracht wird, Lumineszenz mit einem Maximum bei etwa 200° C. Die
Ausheizkurve a ist in Fig. 1 wiedergegeben.
Das aus dem so erhaltenen Material in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellte Slrahlungstheirmölumineszenzdosimelcr
zeigt, wenn es, verschiedenen ionisierenden Strahlungen, beispielsweise Röntgen-,
strahlen oder /-Strahlen, ausgesetzt und anschließend"
durch Erhitzen ouf erhöhte Temperatur gebracht wird,
Thermolumineszenz mit einem Maximum bei,'etwa 18O0C. Die Ausheizkurve b :st ebenfalls in Fig;;l |ä
wiedergegeben. '
Beispiel 3 '-■,
Die folgenden Materialien: ' T -■
Magnesiumsulfat, MgSOi 1 Mol
Orthoborsäure, H3BO3 4 Mol
Terbiumoxid, Tb2O3 0,005MoI
wurden in einer Kugelmühle oder einer Mischmühle ausreichend vermischt, in einen Aluminiumoxid- oder
Quarztiegel gegeben und dann 3 Stunden in einem elektrischen Hochtemperaturofen in Lc^ auf 9000C
erhitzt und anschließend mit heißem Wasser ausreichend gewaschen.
Das aus dem so erhaltenen Material in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellte Strahlungsthermolumineszenzdosimeter
zeigt, wenn es verschiedenen ionisierenden Strahlungen, beispielsweise Röntgenstrahlen
oder y-Strahien, ausgesetzt und anschließend durch Erhitzen auf erhöhte Temperatur gebracht wird,
Therm .lumineszenz mit einem Maximum bei etwa 2000C.
Beispiel 4 Die folgenden Materialien:
Magnesiumsulfat, MgSO4 1 MoI
Boroxid, B2O3 ? Mol
Dysprosiumnitrat, Dy(NO3)3 · 6 H2O 0,01 Mol
wurden in einer Kugelmühle oder einer Mischmühle vermischt, in einen Aluminiumoxid- oder Quarztiegel
gegeben und dann 3 Stunden in einem elektrischen Hochtemperaturofen in Luft auf 950°C erhitzt und
anschließend mit heißem Wasser ausreichend gewaschen.
Das aus dem so erhaltenen Material in der gleichet Weise wie im Beispiel 1 hergestellte Strahlungsthermolumineszenzdosimeter
zeigt, wenn es verschiedenen ionisierenden Strahlungen, beispielsweise Röntgenstrahlen
oder -/-Strahlen, ausgesetzt und anschließend durch Erhitzen auf erhöhte Temperatur gebracht wird,
Thermolumineszenz mit einem Maximum bei etwa 1800C.
Beispiel 2 Die folgenden Materialien:
Magnesiumoxid, MgO
Boroxid, B2O3
Dysprosiumoxid, Dy2Os
Boroxid, B2O3
Dysprosiumoxid, Dy2Os
lMol 2MoI
0,01 Mol
55
60
wurden in einer Kugelmühle oder einer Mischmühle ausreichend vermischt, in einen Aluminiumoxid- oder
Quarztiegel eingebracht und dann 3 Stunden in einem elektrischen Hochtemperaturofen in Luft auf 9800C
erhitzt und anschließend mit heißem Wasser ausreichend gewaschen.
Die Ausgangsmaterialien
Magnesiumcarbonat, MgCÜ3 1 Mol
Boroxid, B2O3 2 Mol
Terbiumnitrat, Tb(NO3)3 - 6 H2O 0,01 Mol
wurden unter Zugabe von etwa 200 ml Äthylalkohol und ausreichendem Mischen unter Rühren zu einer Aufschlämmung
verarbeitet. Das so erhaltene Gemisch wurde nach Trocknen und Zerkleinern in einen
Aluminiumoxid- oder Quarztiegel gebracht und dann 3 Stunden in einem elektrischen Hbchtemperaturofen in
Luft auf 900° C erhitzt und anschließend ausreichend mit heißem Wasser gewaschen.'
Das aus dem so erhaltenen Material in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellte Stfahlüngstiiermo-
lumineszenzdosimeter zeigt, wenn es verschiedenen
ionisierenden Strahlungen, wie beispielsweise Röntgenstrahlen oder y-Slrahfen, ausgesetzt und anschließend
durch Erhitzen auf erhöhte Temperatur gebracht wird, Thermolumineszenz mit einem Maximum bei etwa
2(M) C.
Die folgenden Materialien:
Magnesiumcarbonai, MgCO)
Orthoborsäüre, HjBOi
Dysprosiumoxid, Dy2Oj
Orthoborsäüre, HjBOi
Dysprosiumoxid, Dy2Oj
1 Mol
3MoI
0,01 Mol
3MoI
0,01 Mol
IO
| Magnesiumoxid, MgO | 1 Mol |
| Boroxid, B2O3 | 2MoI |
| Terbiumoxid, TbHIb | 0,01 MoI |
15
wurden in einer Kugelmühle oder einer Mischmühlc ausreichend vermischt, in einen Aluminiumoxid- oder
Quarztiegel eingebracht und dann 5 Stunden in einem elektrischen Hochtemperaturofen in Luft auf 950°C
erhitzt und anschließend ausreichend mit heißem Wasser gewaschen.
Das aus dem so erhaltenen Material in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellte Strahlungsthermolumineszenzdosimeter
zeigt, wenn es verschiedenen ionisierenden Strahlungen, wie beispielsweise Röntgenstrahlen
oder y-Strahlen, ausgesetzt und anschließend
durch Erhitzen auf erhöhte Temperatur gebracht wird, Thermolumineszenz mit einem Maximum bei etwa
1800C
Eine Salpetersäurelösung des Terbiumoxids wurde zu einem Gemisch des Magnesiumoxids und Boroxids, das
in einer Kugelmühle oder M/schmühle ausreichend
vermählen worden war, gegeben, das Gemisch dann in einen Aluminiumoxid- oder Quarztiegel gebracht und
dann 2 Stunden in einem elektrischen Hochternperaturofen in Luft auf 8500C erhitzt Und t^nn ausreichend mil
heißem Wasser gewaschen.
Das aus demso erhaltenen Material in dergleichen Weise wie im Beispiel Γ hefgestellte Strahlungsthermo-Iumineszenzdosirneter
zeigt, wenn' es vefsbhiedehen
ionisierenden Strahlung^h/vwie beispielsweise-Röntgenstrahlen
oder y-Strahleni ^ges^^i|undi:ahschiießend
durch Erhitzen auf erhöhteTemjjerätur gebrächt' wird.
Thermolumineszenz mit einem Maximum bei etwa 20O0C
Beispiel 8
Die folgenden Materialien:
Die folgenden Materialien:
Magnesiumchlorid, MgCb · 6 H2O 1 Mol
Orthoborsäüre, HjBOj 6 Mol
Terbiumchlorid,TbCl3 ■ 7 H2O 0,01 Mol
Dysprosiumchlorid, DyCh - 7 H2O 0,005 Mol
wurden in einer Kugelmühle oder Mischmühle ausreichend vermählen, in einen Aluminiumoxid- oder
Quarztiegel gegeben und dann 4 Stunden in einem elektrischen Hochtemperaturofen in Luft auf 850°C
erhitzt und anschließend ausreichend mit heißem Wasser gewaschen.
')as aus dem so erhaltenen Material in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellte Strahlungsthermolumineszenzdosimeter
zeigt, wenn es verschiedenen Strahlungen, z.B. Röntgenstrahlen oder y-Strahlen,
ausgesetzt und danach durch Erhitzen auf erhöhte Temperatur gebracht wird, Thermolumineszenz mit
einem Maximum bei etwa 20O0C
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
·ί09 685/200
Claims (7)
- Patentansprüche:l.Thermolumineszenz-Stoff für die Strahlungsdosimetrie in Form eines aus Boroxid und einem Metalloxid bestehenden komplexen Kristalls, in den mindestens ein Aktivatorelement eingelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall als das Metalloxid Magnesiumoxid und als das Aktivatorelement Terbium und/oder Dysprosium >° enthält
- 2. Thermolumineszenz-Stoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Boroxid zu Magnesiumoxid im Bereich von 0,2 bis 5,0 liegt und die Menge des Aktivatorelements, bezogen auf 1 Mol Magnesiumoxid, im Bereich von 10-5bis5 · 10~2 Grammatom liegt
- 3. Thermolumineszenz-Stoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Boroxid zu Magnesiumoxid im Bereich von 1,0 bis 3,0 liegt und lie Menge des Aktivatorelements, bezogen auf 1 Mol Magnesiumoxid, im Bereich von5 ■ 10-Jbis3 ■ ΙΟ-2 Grammatom Hegt
- 4. Thermolumineszenz-Stoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Boroxid zu Magnesiumoxid etwa 2 beträgt und das Aktivatorelement aus Terbium h einer Menge von etwa 2 · 10~2 Grammatom oder Dysprosium in einer Menge von etwa 10-2 Grammatom, bezogen auf 1 Mol Magnesiumoxid, besteht.
- 5. Verfahi^n zur Herstellung eines Thermolumineszenz-Stoffs nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß K'agnesiumoxid oder eine durch Erhitzen lexht in Magnesiumoxid überführbare Magnesiumverbincung, Boroxid in einer Menge von 0,2 bis 5,0 Mol, bezogen auf 1 Mol Magnesiumoxid, oder eine durch Erhitzen leicht in Boroxid überführbare Borverbindung und Terbium oder Dysprosium oder deren Verbindungen in einer Menge von 10~5 bis 5 · 10~2Grammatom, bezogen auf 1 Mol Magnesiumoxid, vermischt werden und das so erhaltene Gemisch 0,5 bis 10 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 1000" C in Luft crnitzi wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 1,0 bis 3,0 Mol Boroxid und Terbium oder Dysprosium in einer Menge von 5 · 10 ' bis3 ■ 10-2 Grammatom, jeweils bezogen auf 1 Mol Magnesiumoxid, mit Magnesiumoxid vermischt werden und das Erhitzen 1 bis 5 Stunden lang 51/ erfolgt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 2 Mol Boroxid und etwa 2 · 10~2Grammatom Terbium oder etwa 10" i Grammatom Dysprosium, befugen aiii ! Mg! Magnesiumoxid, mit Magnesiumoxid vermischt werden.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12331470 | 1970-12-31 | ||
| JP45123314A JPS493915B1 (de) | 1970-12-31 | 1970-12-31 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2165731A1 DE2165731A1 (de) | 1972-08-03 |
| DE2165731B2 DE2165731B2 (de) | 1976-06-24 |
| DE2165731C3 true DE2165731C3 (de) | 1977-02-03 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60031483T2 (de) | Mit Mangan aktivierter grün emittierender SrAl12O19 Leuchtstoff | |
| DE69819367T3 (de) | Leuchtstoffe, strahlungsdetektoren und damit hergestellter röntgen-computertomograph | |
| DE69524453T2 (de) | Rein optisches thermolumineszenzdosimeter mit gekoppelter optischer faser für schnelle ablesung | |
| DE2849705C2 (de) | ||
| DE19950087A1 (de) | Seltenerd-Röntgenscintillator-Zusammensetzungen | |
| DE112014000521T5 (de) | Kodotierungsverfahren zur Modifizierung der Szintillations- und der optischen Eigenschaften eines szintillators vom Granat-Typ | |
| DE69607117T2 (de) | Bildaufnahmevorrichtung mit einem Glas mit photostimulierbarer Lumineszenz | |
| DE69818501T2 (de) | Phosphor und röntgenstrahlendetektor und röntgen-computertomographieeinheit, beide mit diesem phosphor | |
| DE4402258C2 (de) | Leuchtstoff mit reduziertem Nachleuchten | |
| Okada et al. | Radiation-induced luminescence centres in Sm: MgF2 ceramics | |
| DE68906833T2 (de) | Einkristalle aus Lanthanidsilikaten, geeignet als Szintillator für Röntgen- und Gammastrahlendetektion. | |
| US5562860A (en) | Phosphor having reduced afterglow | |
| Agarwal et al. | Temperature-dependent OSL properties of nano-phosphors LiAlO2: C and α-Al2O3: C | |
| Dhopte et al. | On the role of europium in CaSO4: Eu phosphor | |
| DE102007057886A1 (de) | Szintillator-Zusammensetzungen, enthaltend Cer- und Praseodym-Aktivatorionen und dazugehörige Verfahren und Gegenstände | |
| DE3303166C2 (de) | ||
| DE2742554C3 (de) | Thermolumineszenter Stoff | |
| DE1302393B (de) | ||
| Jeong et al. | Defect-induced luminescence properties of Ce3+ ion-doped BaSO4 prepared via the co-precipitation method | |
| DE3116382C2 (de) | Szintillator eines Szintillationsdetektors auf Basis eines ein Element der Gruppe Y, La und Gd, sowie Pr enthaltenden Oxysulfid-Leuchtstoffes | |
| US3772206A (en) | Radiothermoluminescence dosimeters and materials therefor | |
| DE2165731C3 (de) | Thermolumineszenz-Stoff für die Strahlungsdosimetrie, sowie Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE1915289B2 (de) | Infrarot erregbarer leuchtstoff | |
| DE4402260A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs mit hoher Transluzenz | |
| DE2541748C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines mit zweiwertigem Europium aktivierten Erdalkalifluorhalogenidleuchtstoffs |