[发明专利]用于辐射计量的光释光元件及其制备方法和应用

说明书

本发明是一种用于辐射计量的光释光元件，这个元件能吸收和存储紫外线，X-射线等电离辐射，并在近红外光的作用下，以发射的可见光强度来测量紫外和X-射辐射剂量的大小。

多少年来这种辐射计量元件都是用热释光材料做的，例如某些掺杂的CaSO₄，CaF₂，BaF₂等材料。这种材料所制成的热释光元件经过射线辐照过后，必须加热到一定的温度，通过测定在某个温度下释放的光强度，来测定辐射剂量的大小，这种加热的办法使仪器变得苯重，不仅造价高使用也不方便。

已有一些能用于做辐射计量元件的光释光材料，例如SrS：Ce，Sm，Sr S：Eu，Sm，和La₂O₂S：Eu，Sm等[U.S.Pat.No.3，859，527]，因为它们在可见光谱区有很宽的能引起电子转移的吸收带，所以容易造成对短波辐射计量的干扰。而其它一些杂质激活的氧化物、卤化物、卤氧化物及其多元混合基质材料[U.S.Pat.No.4,326,078；Jap.Pat.No.55(1980)-12143；U.S.Pat.No.4,236,078；Jap.Pat.No.55(1980)-12145]，或是发射在紫外光谱区，不适于对紫外辐射的计量，或者是激励波长不适于选择稳定轻便的激励光源。

本发明的目的是提供一种用于做辐射剂量计探头的光释光元件及元件所用的材料，并提供这种材料的化学成分和制备方法。

利用本发明所制的材料制做一种光释光元件，该元件能存储紫外线、X-射线等电离辐射，并在二级管激光器适用的光谱区(～0.75-0.95μm)，能用光学激励的方法将存储的能量以可见光的形式释放出来。最强的发射光为分离的，峰波长分别在～568、～604和～652nm的三簇具有窄线结构的带，可根据需要选择其中任一簇进行探测。由于光释光的强度与存储的紫外光和X-射线光强成正比，从而能测量辐射剂量的大小。同时这种能存储紫外辐射的元件，能用于化学工业上，通过累积的紫外辐射强弱来临测或控制某些化学反应，或利用本发明的元件做成自动熄火或报警装置。而且这种在单掺稀土杂质的硫化钙和硫化锶中的光学激励发光机制，在碱土硫化物基质中通过附加的化学成分(例如碱卤化物)，引入处于不同格位的钐离子，使它们分别充当电子和孔穴俘获中心。在紫外光和X-射线作用下，激发的电子被电子俘获中心俘获，而孔穴陷在孔穴俘获中心上，这时在与陷阱能量相当的光激励下，电子激发到导带，并与孔穴复合，同时发出可探测的光信号。

本发明元件的化学成分：

本发明元件材料的基质为硫化钙，激活剂为钐，碱卤化物和碱土卤化物及碱土硫酸盐用来形成钐的不同格位和提高光释光的效率，钐离子可以氧化物，硫化物和卤化物的形式加入，其重量百分比是：

CaS                            100Wt％

M(Li，Na，K)F                  2.0-12Wt％

N(Ca，Sr，Ba)F2                0-7Wt％

N(Ca，Sr，Ba)SO4               0-10Wt％

Sm                             0.005-0.15Wt％

本发明元件的制备方法：

将上述化合物按所需比率称好混合，研磨后按所要求的形状放入在氧化铝坩锅中，在惰性气氛下加热，在1000-1250℃温度下保持0.5-3小时，冷却后再塑封即得本发明元件。

上面所说的按所要求的形状是粉末状，或者压制成不同尺寸的片状。

作为辐射计量元件应用的简单原理是：

本发明的光释光元件用于辐射计量的仪器系统如图3所示。采用两块材料成分大小形状完全相同的本发明的光释光元件，一块作为探测元件2，另一块作为标准元件16，探测元件2的一面对准被测辐射源1，另一面对准探测器3的接收面，标准元件16的一面对准二极管激光器13的输出端，在探测元件2和探测器3之间以及在标准元件16和二极管激光器13之间置有一可移动的反射镜15，探测器电源4通过自动校准器5和激光器电源14与带有调零部件12的电讯号处理机6连接，电讯号处理机6与带有定时计11和扣本底机10的主控器8相连，主控器8输出连到定标打印机9上，同时电讯号处理机6还连接有显示记录装置7。