Радиофотолюминесцентное стекло для индивидуального повседневного и аварийного дозиметрического контроля гамма- и -рентгеновского излучения, включающее P2O5, Na2O, CaO, Al2O3 и Ag2O, отличающееся тем, что, с целью повышения дозиметрических характеристик в области малых концентраций активатора, оно содержит компоненты в следующих количествах, мас. P2O5 60,6 63,1 Na2O 25,7 29,3 CaO 2,0 4,3 Al2O3 7,0 9,1 Ag2O 0,05 0,5
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к составам радиофотолюминесцентных (РФЛ) стекол, используемых для индивидуальной повседневной и аварийной дозиметрии гамма-рентгеновского излучения. Составы дозиметрических стекол, относящиеся к указанной области применения, представлены в патентах США N 3930873, 4204976, Великобритании N 2001051, Франции N 2397643, Японии N 578055. Недостатком известных составов является их сильная склонность к кристаллизации, что предъявляет особые требования к технологии варки стекла и его выработки. Кроме того, в ряде составов содержится токсичный компонент окись берилия. Наиболее близким к предложенному составу из числа дозиметрических стекол является стекло, содержащее, мас. P2O5 68,8 78,2; Na2O 4,1 21,6; СаО 0,1 8,8; Al2O3 4,5 14,6; Ag2O 0,05 5,0. К неудовлетворительным свойствам данного стекла с точки зрения требований повседневного дозиметрического контроля относится большое время созревания радиофотолюминесценции (РФЛ) в области малых концентраций активатора (менее 0,5 мас. Ag2O), при концентрации Ag2O 0,5 мас. время созревания РФЛ составляет 4 ч, при концентрации Ag2O 0,05 мас. 4 сут, тогда как при концентрации Ag2O 1 мас. оно составляет 2 ч. Из приведенных выше дозиметрических характеристик прототипа следует, что для задач индивидуальной повседневной дозиметрии представляет интерес состав прототипа с концентрацией активатора 1 мас. Задачей изобретения является создание состава радиофотолюминесцентного стекла с низким содержанием активатора (окись серебра) при условии получения дозиметрических характеристик (доводовая, начальная люминесценция необлученного стекла и время созревания радиофотолюминесценции) лучше, чем у прототипа. Поставленная задача достигается тем, что стекло должно состоять из P2O5, Na2O, CaO, Al2O3 и Ag2O при следующем соотношении компонентов,мас. P22O5 60,6 63,1; Na2О 25,7 29,3; CaO 2,0 4,3; Al2O3 7,0 9,1; активатор Ag2O 0,05 0,5. Примеры граничных и промежуточных составов предлагаемого стекла и прототипа приведены в табл. 1. Способ получения стекол является традиционным в технологии стекловарения. Стекла указанных составов варили в электрической печи с силитовыми нагревателями в кварцевых тиглях с перемешиванием стекломассы. Необходимые окислительные условия при варке стекла создавались за счет использования в качестве исходных материалов шихты фосфорной кислоты и азотнокислых солей. Отлитое в виде плиток стекло отжигали в электрическом муфеле при температуре 360 400oC с последующим инерционным охлаждением. Дозиметрические свойства РФЛ стекол определяются как составом стекла, так и концентрацией активатора, поэтому сравнение дозиметрических характеристик стекол должно проводиться при постоянной концентрации активатора для стекол разных составов, либо варьируя концентрацию активатора, необходимо зафиксировать состав. В табл. 2 приведены составы исследованных стекол заявляемой области (ограниченные N 1 4 и промежуточный 5) и прототипа N 6 при концентрации активатора 0,1 мас. Ag2O. Дозиметрические свойства стекол этих составов приведены в табл. 3. Зависимость дозиметрических свойств стекол предлагаемого состава и прототипа при разных концентрациях активатора дана в табл. 4. Данные табл. 3 и 4 подтверждаются актами лабораторных испытаний. Выход из заявляемой области составов приводит к ухудшению дозиметрических характеристик стекла, а в ряде случаев к невозможности его получения из-за склонности конкретного состава к ликвации или кристаллизации. В табл. 5 приведены конкретные примеры. В области низких концентраций активатора, в качестве которого используется драгоценный металл серебро, удалось получить РФЛ стекла, в которых существенно улучшен такой дозиметрический параметр стекла как время созревания: для заявляемой области составов в 4 раза сокращено время созревания РФЛ при уменьшении концентрации активатора в 5 раз в сравнении с прототипом. Оптимальной концентраций активатора для прототипа является 1 мас. Ag2O. Время созревания для него составляет 2 ч. Таким образом предложенный состав РФЛ стекла позволяет в 2 раза сократить время созревания радиофотолюминесценции (промежуток времени, по прошествии которого чувствительность стекла выходит на стационарные значения и стекло может работать в качестве детектора улучшения) при снижения оптимальной концентрации активатора в 10 раз.
