1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 9, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 9, стр. 1067-1075

Сцинтилляционный экран на основе высокодисперсного Bi4Ge3O12 для регистрации альфа-излучения

В. Д. Володин 1, В. О. Веселова 2, *, А. В. Егорышева 2

1 Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

2 Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук
119991 Москва, Ленинский пр., 31, Россия

* E-mail: ibvarvara@yandex.ru

Поступила в редакцию 19.05.2023
После доработки 22.06.2023
Принята к публикации 23.06.2023

Аннотация

Впервые создан тонкослойный детектор альфа-частиц на основе Bi4Ge3O12. Иммобилизация сцинтиллятора на подложке из плавленого кварца осуществлялась при помощи импульсного лазерного облучения слоя порошка BGO с частицами субмикронного размера. Показано влияние режима лазерной обработки на морфологию и кинетические характеристики сцинтиллятора. Полученный материал обеспечивает большую стойкость детектора к воздействию влаги и воздуха по сравнению с коммерческими аналогами при сравнимой или более высокой эффективности детектирования и может быть использован в задачах экологического мониторинга, в т.ч. для измерения объемной альфа-активности.

Ключевые слова: сцинтилляция, альфа-частицы, радиометрия, импульсное лазерное облучение, кинетика люминесценции

Список литературы

  1. Vajda N., Pöllänen R., Martin P., Kim C.K. Alpha Spectrometry // Handbook of Radioactivity Analysis. N.Y.: Academic, 2020. P. 493–573.

  2. Darby S., Hill D., Auvinen A., Barros-Dios J.M., Baysson H., Bochicchio F., Deo H., Falk R., Forastiere F., Hakama M., Heid I., Kreienbrock M., Kreuzer M., Lagarde F., Mäkeläinen I., Muirhead C., Oberaigner W., Pershagen G., Ruano-Ravina A., Ruosteenoja E., Schaffrath Rosario A., Tirmarche M., Tomáscaronek L., Whitley E., Wichmann H.-E., Doll R. Radon in Homes and Risk of Lung Cancer: Collaborative Analysis of Individual Data from 13 European Case-Control Studies // BMJ. 2005. V. 330. № 7485. P. 223–227. https://doi.org/10.1136/bmj.38308.477650.63

  3. Haedev S., Jasmine V. Radon Estimation in Some Lakes and Fraser River Water of British Columbia, Canada Using LR-115 Type II Alpha Track Detector // Res. Rev.: J. Toxicol. 2023. V. 12. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.37591/RRJoT

  4. Gulan L., Forkapić S., Spasić D., Živković Radovanović J., Hansman J., Lakatoš R., Samardžić S. Identification of High Radon Dwellings, Risk of Exposure, and Geogenic Potential in the Mining Area of the “TREPČA” Complex // Indoor Air. 2022. V. 32. № 7. P. e13077. https://doi.org/10.1111/ina.13077

  5. Reste J., Pavlovska I., Martinsone Z., Romans A., Martinsone I., Vanadzins I. Indoor Air Radon Concentration in Premises of Public Companies and Workplaces in Latvia // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2022. V. 19. № 4. P. 1993. https://doi.org/10.3390/ijerph19041993

  6. Radzhapov B.S., Radzhapov S.A., Mullagalieva F.G., Zufarov M.A. The Development of Semiconductor Detectors for Radiometers of Alpha-Radiation and the Examination of the Volumetric Activity of Radon in Various Areas // Radiat. Detection Technol. Methods. 2023. P. 1–7. https://doi.org/10.1007/s41605-023-00406-z

  7. Sukanya S., Joseph S. Environmental Radon: A Tracer for Hydrological Studies in Radon Measurement Techniques. N.Y.: Springer Nature, 2023. P. 29–51.

  8. Hassanpour M., Dehghanipour P., Rezaie M., Hassanpour M., Faruque M.R.I., Khandaker M.U. Study of Alpha Spectrometry for Detection of Radon and Progeny Using Gas Micro-strip Detector // Appl. Radiat. Isot. 2022. V. 187. P. 110344. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2022.110344

  9. Weber M.J., Monchamp R.R. Luminescence of Bi4Ge3O12: Spectral and Decay Properties // J. Appl. Phys. 1973. V. 44. № 12. P. 5495–5499. https://doi.org/10.1063/1.1662183

  10. Bakkum E.A., Van Engelen C.P.M., Kamermans R., Teeling T.A., Timmerman L.J.M. The Response of BGO Scintillation Detectors to Light Charged Particles // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 1984. V. 225. № 2. P. 330–334. https://doi.org/10.1016/0167-5087(84)90271-0

  11. Cardani L., Di Domizio S., Gironi L. A BGO Scintillating Bolometer for γ and α Spectroscopy // JINST. 2012. V. 7. № 10. P. 10022. https://doi.org/10.1088/1748-0221/7/10/P10022

  12. Coron N., García E., Gironnet J., Leblanc J., de Marcillac P., Martinez M., Ortigoza Y., Ortiz de Solórzano A., Pobes C., Puimedón J., Redon T., Sarsa M.L., Torres L., Villar J. A BGO Scintillating Bolometer as Dark Matter Detector Prototype // Opt. Mater. 2009. V. 31. № 10. P. 1393–1397. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2008.09.016

  13. Usuda S., Mihara A., Abe H. Rise Time Spectra of α and β (γ) Rays from Solid and Solution Sources with Several Solid Scintillators // Nucl. Instrum. Methods. Phys., Sect. A 1992. V. 321. № 1–2. P. 247–253. https://doi.org/10.1016/0168-9002(92)90396-L

  14. DeVol T.A., Chotoo S.B., Fjeld R.A. Evaluation of Granulated BGO, GSO: Ce, YAG: Ce, CaF2: Eu and ZnS: Ag for Alpha/Beta Pulse Shape Discrimination in a Flow-cell Radiation Detector // Nucl. Instrum. Methods. Phys., Sect. A. 1999. V. 425. № 1–2. P. 228–231. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(98)01380-1

  15. Veselova V.O., Gajtko O.M., Volodin V.D., Shafranov M.A., Egorysheva A.V. A One-step Synthesis of Dispersed Bismuth Orthogermanate Powder and Its Performance for Alpha- and Gamma-Radiation Detection // ChemistrySelect. 2023. V. 8. P. e202204590. https://doi.org/10.1002/slct.202204590

  16. Crookes W. On Radiant Matter; a Lecture Delivered to the British Association for the Advancement of Science, at Sheffield, Friday, August 22, 1879 // Am. J. Sci. 1879. V. 3. № 106. P. 241–262.

  17. Shimaoka T., Kaneko J.H., Izaki K., Tsubota Y., Higuchi M., Nishiyama S. Development of Scintillator Plates with High Energy Resolution for Alpha Particles Made of GPS Scintillator Grains // Nucl. Instrum. Methods. Phys., Sect. A. 2014. V. 735. P. 110–114. https://doi.org/10.1016/j.nima.2013.09.030

  18. Kaneko J.H., Izaki K., Toui K., Shimaoka T., Morishita Y., Tsubota Y., Higuchi M. An Alpha Particle Detector Based on a GPS Mosaic Scintillator Plate for Continuous Air Monitoring in Plutonium Handling Facilities // Radiat. Meas. 2016. V. 93. P. 13–19. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2016.07.006

  19. Komendo I., Bondarev A., Fedorov A., Dosovitskiy G., Gurinovich V., Kazlou D., Kozhemyakin V., Mechinsky V., Mikhlin A., Retivov V., Schukin V., Timochenko A., Murashev M., Zharova A., Korzhik M. New Scintillator 6Li2CaS-iO4:Eu2+ for Neutron Sensitive Screens // Nucl. Instrum. Methods. Phys., Sect. A. 2023. V. 1045. P. 167637. https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.167637

  20. Fedorov A., Komendo I., Amelina A., Gordienko E., Gurinovich V., Guzov V., Dosovitskiy G., Kozhemyakin V., Kozlov D., Lopatik A., Mechinsky V., Retivov V., Smyslova V., Zharova A., Korzhik M. GYAGG/6LiF Composite Scintillation Screen for Neutron Detection // Nucl. Eng. Tech. 2022. V. 54. № 3. P. 1024–1029. https://doi.org/10.1016/j.net.2021.09.024

  21. Ivanov V.Y., Kruzhalov A.V., Pustovarov V.A., Petrov V.L. Electron Excitation and Luminescence in Bi4Ge3O12 and Bi4Si3O12 Crystals // Nucl. Instrum. Methods. Phys., Sect. A. 1987. V. 261. № 1–2. P. 150–152. https://doi.org/10.1016/0168-9002(87)90585-7

  22. Veselova V.O., Gajtko O.M., Volodin V.D., Egorysheva A.V. Effect of Different Organic Additives on the Shape, Size and Scintillation Properties of Bi4Ge3O12 Powders Synthesized by the Microwave-Hydrothermal Method // Adv. Powder Tech. 2021. V. 32. № 1. P. 175–185. https://doi.org/10.1016/j.apt.2020.11.028

  23. Александров А.А., Маякова М.Н., Кузнецов С.В., Воронов В.В., Поминова Д.В., Иванов В.К., Федоров П.П. Влияние совершенства кристаллических порошков люминофора β-NаYF4:Yb,Er на эффективность ап-конверсионной люминесценции // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 1. С. 95–101. https://doi.org/10.31857/S0002337X22010018

  24. Гырдасова О.И., Калинкин М.О., Акулов Д.А., Абашев Р.М., Сюрдо А.И., Келлерман Д.Г. Влияние условий синтеза на термолюминесценцию LiMgPO4 // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 2. С. 277–282. https://doi.org/10.31857/S0044457X22601754

  25. Карпов И.В., Ушаков А.В, Федоров Л.Ю., Гончарова Е.А., Брунгардт М.В. Исследование параметров вакуумно-дугового осаждения и их влияние на структурные и оптические частицы NiO // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 8. С. 822–828. https://doi.org/10.31857/S0002337X22080036

  26. Ашуров М.Х., Нуритдинов И., Бойбобоева С.Т., Саидахмедов К.Х. Исследование оптических свойств монокристаллов и нанокерамики твердых растворов CаF2–SrF2–YbF3 // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 8. С. 917–923. https://doi.org/10.31857/S0002337X22080012

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал