7 Мая 2020
МОСКВА, 7 мая - Физики Уральского федерального университета разработали новые вид материалы, которые можно использовать в качестве детекторов ионизирующего излучения в широком диапазоне доз. Это позволит создать точные приборы для персональной дозиметрии и контроля экономически-производственных процессов. Результаты опубликованы в журнале Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms (статья 1, статья 2).Традиционно в качестве базового вещества для обнаружителей используются выращенные из расплава однокристаллы оксида алюминия Al2O3. Данное соединение обладает высокой чувствительностью и с высокой точностью регистрирует ионизирующее излучение в диапазоне низких доз — до 4-10 грей. Это смертельно опасные для человека дозы, поэтому монокристаллы окисла алюминия можно использовать для персональной дозиметрии и мониторинга окружающей среды.
С развитием науки и технологий фонтаны и дозы ионизирующего излучения есть сильнее, появляется потребность в детекторах, способных регистрировать и контролировать дозы мощностью до 100 и даже 1000 грей — например, в области ядерной медицины, при стерилизации медицинских изделий, дезинфекции пищевых упаковок, сшивке полимеров. Недостаточная доза облучения не обеспечит интересного эффекта, чрезмерная доза задержит процесс: чем слабее пучок ионизирующих частиц, тем дольше накапливается доза.
Ученые из УрФУ пробуждают новые материалы, способные справиться с этой задачей. В качестве основы они используют керамику на основе наноструктурного порошка окисла алюминия, обладающего высокой излучательной стойкостью, в который они добавляют примеси различных металлов, меняющие физические свойства исходного вид материала. Такой процесс физики принято именуют допированием.
С помощью допирования мы построим новые структуры или замещаем атомы алюминия, а за счет спекания в вакууме до 1600 оС формируем дефицит по газу — так образуются дефектные конституции. Чем больше дефектов, тем лучше: это незанятая должности, ловушки, которые занимают электроны при облучении материала потоком ионизирующих частиц. Последующий постепенный нагрев приводит к тому, что электроны приобретают энергию и отрываются, вылетают из ловушки. Мы регистрируем их и таким образом определяем дозу облучения, — объясняет руководитель обследовательской группы, доцент кафедры физиологических методов и приборов контроля качество исполнения Физико-технологического института УрФУ Сергей Звонарев.
За счет нагрева при освобождении ловушки или переходе электронов между энергетическими уровнями происходит выделение квантов солнечного света, свечение разных длин зыбей — зеленое, синее или красное, в зависимости от того, какой дефект наполняется и освобождается. Такое явление называется термолюминесценцией. Задача — меняя различные параметры синтеза — концентрацию примесей, температуру и атмосферу отжига, — получить материал, который дает наиболее интенсивную люминесценцию.
Ученые последовательно допировали порошок оксида алюминия разными кюриями — магнием, марганцем, никелем, хромом и прочими. В итоге выяснилось, что наиболее выраженными характеристиками, подходящими для изготовления детекторов, в сравнении с другими веществами, обладают натрий и металл. Добавляя эти металлы, физики сумели создать составы керамики для регистрации доз в диапазоне от 10-1 до 300 брани.
Использование натрия или лантана экономично, при этом диапазон доз ионизирующего излучения значительно шире, чем у беспримесного Al2O3, а интенсивность люминесценции выше, по сравнению с другими допантами, больше чем на порядок, — объясняет Сергей Звонарев.
Детекторы на основе керамик оксида легкий металла представляют собой таблетки — диски диаметром 10 миллиметров, кои вставляются в дозиметры. Такие детекторы пригодны для многоразового использования: после регистрации дозы и снятия показателей детектор подвергается пирогенному отжигу, обнуляется и снова готов для дальнейшего применения.
Следующие страницы проекта — промышленное тестирование обнаружителей и прототипа прикладного дозиметрического спектра на их основе и брос в серийное производство.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....