Файл: Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии.pdf

учреждениями, в том числе Институтом физики АН Латвийской ССР. Широкое распространение за границей получил дозиметр марки TLD-100 (США). Зависимость интенсивности радиотермолюмииссценцин этого дозиметра от температуры и спектр све­ чения показаны па рис. 75 и 76 [1J. Интенсивность пика при 210° С практически не зависит от времепи хранения облучен­ ного образца (за год хранения при комнатной температуре она уменьшается менее чем на 5%). Зависимость интенсивности пика при 210° С от дозы у-излучепия приведена на рис. 77. Как видно, линейность показаний сохраняется до доз ~ 10Б рад. Тепловая обработка в течение 1,5 часа при 400° С и затем в течение 24 час. при 80° С приводит к восстановлению исходных свойств дози­ метра. Эта операция обусловливает также уменьшение интенсир

Рис. 75. Зависимость интенсивности I радпотермолюмпнесценцпп облучен­ ного LiF (TLD-100) от температуры (доза 104 р; скорость нагревания 20°С/мпн.)

Рнс. 76. Спектр раднотермолюмннесцеецпи облученного LiF (TLD-100)

I — интенсшшость радиотсрмолюмпнесцснцин

Рис. 77. Зависимость интенсивности I радпотермолюшшесценции LiF (TLD-100) при 210° С от экспозиционной дозы у-пзлучеппя °°Со

Рнс. 78. Зависимость интенсивности I радпотермолюмпнесценцпп облучен­ ного дозиметра CaF2 : Мп от температуры (доза 104 р ; скорость нагрева­ ния 20 ‘Т./мин.)

237

ности низкотемпературных пиков свечения (при 100 и 150° С) [34GJ. Дозиметр, предложенный Институтом физики АН Латвий­ ской ССР, содержит Мд (0,3 вес. %) и Са (0,01 вес. %) Г3S9, 390J. По своим характеристикам он сходен с дозиметром TLD-100.

Несколько большей чувствительностью по сравнению с LiF обладает фторид кальция, активированный марганцем. С его по­ мощью могут быть определены дозы порядка Ю_3 рад [2381. На

рис. 78 показана зависимость интенсивности свечения облучепного CaF2 : Мп от температуры [1|. Спектр радиотермолюмииес-

ценции этого дозиметра приведен иа рис. 79 Г1J, а зависимость

Рис. 79. Спектр раднотермолюмииесцепции облученного дозиметра CaF,, : Мп

I — интенсивность раднотермолюмииесцепции

Рис. 80. Зависимость интенсивности I раднотермолюмииесцепции CaF2 : Мп при 260 °С от экспозиционной дозы у-нзлучеппя 00Со

интенсивности свечения от дозы иллюстрируется рис. 80 [346J Этот дозиметр имеет «ход с жесткостью».

LiF и CaF2 : Мп могут быть использованы в виде порошка.

Однако необходимо, чтобы порошок находился в вакууме или инертной атмосфере. В противном случае фоновая люминесцен­ ция образца из-за трения между грапулами или взаимодействия с воздухом существенно понижает чувствительность дозиметра. Например, для порошка LiF по этой причине низший предел из­ мерения дозы составляет 10 рад Г344]. Монокристаллы же можно применять для определения гораздо меньших доз [352J.

«Выцветание» CaF2 : Мп при комнатной температуре состав­ ляет ~ 1 0 % в течение первых 16 час. после облучения, затем 1 % в течение нескольких дней, так что через 80 дней интенсив­

ность свечения равна ~60% от исходной [1J.

Природный фторид кальция (минерал флюорит) характери­ зуется высокой интенсивностью радиотермолюминесценции. Это свойство используется в дозиметрических измерениях Г357, 358J. Флюорит имеет три пика на кривой радиотермолюминесценции при 70—190, 150—190 и 250—300° С. Интенсивность последнего пика характеризуется стабильностью при хранении при комнат-

238

иой температуре и линейной зависимостью от дозы в диапазоне от

~ 1 0 ' 3 — 10- 2 до 5-103 — КУ рад.

Рассмотренные дозиметры дают относительные показания. Поэтому перед употреблением их необходимо калибровать. Бо­

Кроме LiF и CaF3, широкое распространение в качестве термолгоминесцептного дозиметра находит сульфат кальция, акти­ вированный некоторыми добавками [330, 399—417J. Согласно [403. 406J, кривая радиотермолюмииесценцип GaSO.p Ми имеет один пик при 80—100° С; спектр свечения характеризуется мак­ симумом при ~500 им. С помощью CaS04: Ми возможно опреде­ лять как низкие дозхч (1 0 ~ 4 — 1 0 ~ 3 и даже 5• 1 0 _6 рад), так и вы­ сокие (до 1 0 4 рад). Недостатком его является довольно большая

скорость «выцветания»: 40—85% заЗ дня после облучения. CaS04: : Sin обладает большей чувствительностью и меньшей скоростью

«выцветания», чем CaS04 : Ми [405, 406]. По данным [400], до­ зиметр на основе CaS04 с добавками Ми и Sm в отдельных случаях

можно применять для измерения доз до 10е рад. Согласно [399], сульфат кальция, активированный диспрозием или тулием, при­ годен для определения доз в диапазоне от 1 0 - 2 до 1 0 3 рад.

В табл. 56 сравнены характеристики термолюминесцентных дозиметров на основе различных твердых тел. Из нее видно, что наибольшей чувствительностью из числа дозиметров рассматри­ ваемого типа обладает дозиметр из CaSO„ : Ми.

Ш. Алимов и др. [400] обнаружили, что в CaS04 с различными

Характеристики термолюмпнесцентных дозиметров па оспове твердых тел

239

концентрация которых пропорциональна дозе. Регистрация этих центров осуществляется методом ЭПР. Наиболее чувствителен сульфат кальция с добавками /лi. В этом случае низший предел измерения дозы составляет ~ 100 рад. Отметим, что методу ЭПР присущи большие абсолютные ошибки определения коицеитрацпп парамагпитных центров (примерно + 30%). Поэтому при проведении дозиметрии необходимо проводить калибровку рас­ сматриваемой системы применительно к парамагпитиым этало­ нам, имеющимся в лаборатории.

5. Другие дозиметры на основе твердых тел

Предлагались многие другие дозиметры на основе твердых тел, принцип действия которых заключается в измерении хими­ ческих пли физических превращений, происходящих в них при облучении. В. В. Генералова и др. [418J исследовали возможность использования твердых углеводов в дозиметрии у-нзлучепия. Эти авторы обнаружили, что изменение угла вращения плос­ кости поляризации растворов, приготовленных из облучепных порошков глюкозы, мальтозы п сахарозы, пропорционально до­ зе в довольно широком дпапазопе. Для 20%-ных растворов об­ лученной глюкозы эта пропорциональность сохраняется в пре­ делах от 107 до 7 -10s рад. Повышение температуры раднолиза

глюкозы до 70° С не оказывает существенного влияния иа показа­ ния. Однако в случае сахарозы повышоппе температуры от 40 до 80° С приводит к ускорению разложения углевода.

Для определения дозы можно применять и измерение показа­ теля преломления 2 0 %-ных растворов облученных глюкозы и

сахарозы. О этой целью использовался рефрактометр (измерения проводились при длинах волн 589,3 и 546,8 нм) [418J. Было об­ наружено, что коэффициент преломления указаппых растворов линейно уменьшается при возрастании дозы в интервале 5-107 —

Регистрировать дозу можпо измерением оптической плот­ ности водных растворов некоторых облученных углеводов. Так, растворы сахарозы и мальтозы характеризуются устойчивыми максимумами поглощения при 263—265 нм. В случае 0,05%-ного раствора облученной сахарозы оптическая плотность при 265 нм пропорциональна дозе до 7 -108 рад. Однако при измерениях не­

обходимо точно фиксировать температуру, поскольку выход про­ дукта, ответственного за это поглощение (по-видимому, им яв­ ляется диокспацетон), возрастает па 2—3% при увеличении тем­ пературы на 1° С.

Г. С. Бологова и др. [419J применили весовой метод. Навески глюкозы в 3— 6 г облучались в стеклянных пробирках с притер­

тыми пробками, в которых имелись капиллярные отверстия. В результате облучения вес уменьшался за счет выделения газо­

240

при 25—30° С. Если облучеппе проводить при больших темпера­ турах, то разложение глюкозы значительно ускоряется.

В. В. Гепералова и М. Б. Кишиневская [420, 421] предложили использовать метод диффузного отражения. В этом случае изме­ ряется коэффициент диффузного отражения в ультрафиолетовой области спектра для углеводов, облученных в виде таблеток (с ростом дозы он уменьшается). Были исследованы таблетки глю­ козы и глюконата кальция. Оказалось, что глюконат кальция обладает более хорошими дозиметрическими характеристиками, чем глюкоза. Для него величина коэффициента отражения при длине волны 260 нм не зависит от температуры облучения до 70° С. Для регистрации отражеппя применялся спектрофотометр СФ-4, снабженный приставкой ПДО-1. Метод позволяет измерять дозы у-излучения в диапазоне 1 0 4 — Ю9 рад.

Наконец, Е. П. Ковалева и др. [422] как меру дозы использо­ вали количество водорода, выделяющегося из твердой глюкозы при ее облучении. По их данным, С(Н2) = 2,14 молек./100 эв. Метод можно применять при дозах до 109 рад.

И. Драганнч и др. [423; 424] рекомендуют применять твердую щавелевую кислоту И,С30 4 -2Н20 для дозиметрии ионизирующего

излучения. При облучении она разлагается, причем начальный выход разложения для у-лучей 60Со равен 6 молек./100 эв. Было

найдено, что с помощью этой системы можно определять дозы от 10s до 109 рад. Доза находится по уравнению

где g0 и g — вес кислоты до и после облучения; а — коэффи­ циент пропорциональности (для у-излучения "Со он равен 1,81 -

• 1 П9 рад [424]).Степень разложения измеряется весовым методом

или после растворения спектрофотометрически либо титрованием (см. стр. 171). Отметим, что при у-радиолизе выход разложения безводной щавелевой кислоты примерно на 15% больше, чем вы­ ход разложения Н2С20 4 -2Н ,0 [425].

У. Брэдшоу и др. [426] предложили использовать порошко­ образный аланин для измерения доз в диапазоне 1 0 2 — 1 0 5 рад.

Метод основан на измерении образующихся при облучении сво­ бодных радикалов, концентрация которых при комнатной тем­ пературе изменяется всего примерно на 5% в течение 90 дней. Определение концентрации радикалов повводится методом ЭПР.

И. Такашима и др. [427] исследовали возможность примене­ ния метода мессбауэровской спектроскопии для определения больших доз у-излучения. В качестве дозиметрических систем были использованы FeS04 -7H20 , смеси антрацен—FeCl2 и пе-

рилен—FeCl2. Было найдено, что ферросульфат и указанные сме­

241