本发明专利技术涉及一种用于测量低辐射剂量的热释光荧光体，包含硫酸钙(CaSO4)、镝(Dy)和锰(Mn)，其中Dy和Mn作为掺杂剂存在。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及热释光荧光体及其制备工艺。专利技术背景电离辐射，例如X-射线、阿尔法射线、贝塔射线和伽马射线，是人类感官无法察觉的，并且因此需要测量设备来检测、测量和记录辐射量。剂量计可以测量个人或物体的辐射剂量并且还测量在一段时间内累积的累积剂量。热释光荧光体剂量计(TLD)为辐射剂量计的一个种类，该剂量计通过测量在其辐射之后加热探测器中的晶体时从该晶体发射出的可见光的量来测量电离辐射剂量。所发射的光的量由其接收的辐射暴露量决定。TLD广泛地用于从事辐射领域的工作人员的辐射监测以及环境辐射测量。硫酸钙(CaSO4)是研究最多的用作TLD的材料之一。用几种掺杂剂对其进行实验改性以提高/改变它的热释光(TL)灵敏度，特别是镝(Dy)掺杂为系列中最成功的。当涉及到用于人员监测的辐射暴露时，CaSO4:Dy总是所选。因为容易大量制备且具有基本上相同的热释光(TL)性能及其高灵敏度，它仍然是最有吸引力的TLD材料之一。甚至在不利的气候条件下，它响应的稳定性进一步增加其在该领域中监测剂量的需求。感受到对于进一步提升CaSO4:Dy的热激励发光(TSL)灵敏度的需求，以便适应用于在医学应用例如泌尿学、整形术、心脏病学、麻醉学、牙科和医学辐射研究使用中的辐射医学成像、核医学、介入X-射线荧光检查领域的剂量范围，其随着安全及智能科技的到来变得越来越小。例如，医学成像(例如射线照相术、计算机断层扫描(CT)、在血管成形术和血管造影术中的荧光检查、乳房X线照相术等)中涉及的辐射剂量与十年以前这些医学成像设备中所涉及的辐射剂量相比已经显著地下降。文献调查表明，最先的用锰(Mn)活化的合成CaSO4表现出高灵敏度，但是它的辉光曲线在低温(90℃)下呈现单一的峰。因此，这种材料的所记录的辐射剂量的衰减是非常明显的(暴露后前3天内40-85％)。高灵敏的CaSO4TLD材料发展的功劳归于Yamashita等。后来Nambi等研究了通过不同稀土(RE)元素分别掺杂的CaSO4荧光体的TL性能，并且得出结论：镝(Dy)和铥(Tm)为最有效的活化剂并且掺杂剂的优化浓度为0.1％。随着科技的进步，医药和医学成像中的辐射用途中辐射剂量的量已经变得较小。因此，超灵敏的TL剂量计以及用于低辐射剂量的与CaSO4:Dy相比更灵敏的荧光体是当前的需要。专利技术目的因此本专利技术的一个目的是提出一种热释光荧光体，其与已知材料相比是超灵敏的。本专利技术的又一个目的是提出一种热释光荧光体，其易于制备。本专利技术的另一个目的是提出一种热释光荧光体，其能够测量低辐射剂量。本专利技术的又一个目的是提出一种热释光荧光体，其有成本效益。在结合附图阅读接下来的描述时，本专利技术的这些和其他目的对本领域技术人员来说将是明显的。附图简要描述图1：用于通过重结晶方法制备样品的装置。图2：对于1Gy伽马剂量而言CaSO4:Dy(x),Mn(1-x)的TL辉光曲线，其中x以0.025摩尔％的步幅变化。对于CaSO4:Dy(0.025),Mn(0.075)的辉光曲线发现最高TL强度。图3：TL辉光曲线(a)代表CaSO4:Dy(0.1摩尔％)，曲线(b)代表CaSO4:Mn(0.1摩尔％)，且曲线(c)表明CaSO4:Dy(0.025摩尔％),Mn(0.075摩尔％)，对于1Gy伽马辐射剂量而言。图4：经受10μGy-100Gy(10微戈-100戈)剂量范围内的伽马射线的CaSO4:Dy(0.025),Mn(0.075)样品的TL响应曲线图5：微晶CaSO4:Dy和CaSO4:Dy(0.025),Mn(0.075)的衰减图图6：在乳房X线照相术单元(a)中被辐射的其上贴有TL荧光体的乳房模型。在X-射线照相术单元(b)中被辐射的其上贴有TL荧光体的胸部模型。图7：在乳房X线照相术中新CaSO4:Dy,Mn和CaSO4:Dy的TL响应。通过改变(charging)x射线管电流(mA)和暴露时间(s)来改变辐射剂量。专利技术详述因此，根据本专利技术提供了一种热释光荧光体及其制备工艺。根据本专利技术，该热释光荧光体是CaSO4:Dy,Mn。CaSO4的制备工序涉及已知的标准生产路线，其以Yamashita等人提出的重结晶方法为基础[T.Yamashita，N.Nada，H.Onishi和S.Kitamura，Calcium sulphate activated by thulium or dysprosium for thermoluminescence dosimetry，Health Phys.21(1971)295.]。然而Yamashita等人采用的方法与根据本专利技术的工艺之间的区别在于活化剂化合物，即与Yamashi ta所使用的镝的氧化物盐(Dy2O3)不同，我们使用镝的氯化物形式(以DyCl3形式)。此外，专利技术人进一步添加锰(以MnCl2形式)作为共掺杂剂来生产CaSO4:Dy,Mn从而提高它的灵敏性，并且他们对这种由他们制备的新材料CaSO4:Dy,Mn进行了全面评估。制备全部CaSO4:Dy,Mn样品：将分析试剂(AR)级CaSO4基质和掺杂剂以所需比例和数量溶解于热浓硫酸中，并且混合这些溶液，然后在封闭良好的系统内使用控温电加热器由此缓慢蒸发溶剂，以避免酸蒸气逸散至大气。用于这种方法的装置如图1所示。在置于加热罩(2)内的四口烧瓶(1)中加热溶液。主口和另外两个口封闭，剩下的一个口通过冷凝装置(3)连接至烧瓶(4)。该烧瓶(4)为酸冷凝烧瓶(4)。通过抽吸泵产生的空气通量抽吸酸蒸气并收集于烧瓶(5)中。如此在该封闭系统内获得的粉末为所需的微晶CaSO4:Dy,Mn荧光体。用水多次洗涤样品以去除任何痕量的残余酸。优化实验的结果(a)对照物CaSO4:Dy的制备首先通过添加DyCl3(至CaSO4，与Yamashita等人的方法不一致)来制备CaSO4:Dy。制备从0.05摩尔％变化至0.3摩尔％的不同镝浓度的几个CaSO4:Dy样品并且记录TL辉光曲线。发现CaSO4:Dy中优化的Dy浓度结果为0.1摩尔％。TL强度随着1戈(Gy)伽马辐射剂量后CaSO4中的镝浓度变化的曲线图清楚地表明对于同一辐射剂量而言的最高信号强度归于CaSO4:Dy中的0.1摩尔％镝。对于其他样品的制备，保持0.1摩尔％Dy的优化浓度恒定。以这种方式制备CaSO4:Dy(0.1摩尔％)使得其可以作为对照物。(b)对照物CaSO4:Mn的制备接下来通过相同制备方法用以MnCl2形式的锰(Mn)掺杂主体CaSO4来制备CaSO4:Mn，保持Mn浓度为0.1摩尔％。制备CaSO4:Mn作为对照物荧光体以便进行与新荧光体CaSO4:Dy,Mn和另一对照物荧光体CaSO4:Dy的对比研究。(c)通过优化Dy和Mn比例合成新TL荧光体CaSO4:Dy,Mn通过添加以DyCl3形式的Dy和以MnCl2形式的Mn至主体化合物CaSO4中来制备新TL荧光体CaSO4:Dy,Mn。改变掺杂剂Dy和Mn的摩尔浓度并且就是浓度影响荧光体的灵敏度。为了达到来自新TL材料CaSO4:Dy,Mn的最大TL读出信号，Dy和Mn的比例以CaSO4:Dy(x),Mn(1-x)变化，其中x以0.025摩尔％的步幅从0变化至1，总的掺杂剂数量为0.1本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于测量低辐射剂量的热释光荧光体，包含硫酸钙(CaSO4)、镝(Dy)和锰(Mn)，其中Dy和Mn作为掺杂剂存在。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 IN 302/DEL/20141.用于测量低辐射剂量的热释光荧光体，包含硫酸钙(CaSO4)、镝(Dy)和锰(Mn)，其中Dy和Mn作为掺杂剂存在。2.如权利要求1所述的热释光荧光体，其中CaSO4、Dy和Mn作为CaSO4:Dy(x),Mn(1-x)存在。3.如权利要求1所述的热释光荧光体，其中Dy以0.025至0.075摩尔％存在。4.如权利要求1所述的热释光荧光体，其中Mn以0.075至0.025摩尔％存在。5.如权利要求1所述的热释光荧光体，其中Dy以0.025摩尔％存在。6.如权利要求1所述的工艺，其中Mn以0.075摩尔％存在。7.制备热释光荧光体的工...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·库马，S·P·洛沙卜，D·坎吉莱尔，S·巴尔，
申请(专利权)人：印度医学研究理事会，全印度医学科学院，
类型：发明
国别省市：印度;IN
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