掺碳AlON透明陶瓷的制备及其热释光与光释光特性的研究

发布时间：2020-03-19 17:47

【摘要】：热释光与光释光技术现已被广泛的运用于电离辐射的监测,光释光技术因为其优异的特性成为最新的电离辐射剂量探测技术,掺碳蓝宝石晶体具有优异的热释光与光释光性能,为现在唯一使用的光释光剂量材料。本文以掺碳蓝宝石晶体为启发,开发制备出掺碳氧氮化铝透明陶瓷(简称AlON:C),并对其热释光与光释光特性进行了研究,主要开展了以下的研究工作工作:(1)无压烧结制备AlON:C透明陶瓷:采用AlON粉体,经干压、200MP冷等静压后,得到AlON陶瓷的素坯,将素坯放置在以石墨为发热体的气氛烧结炉中,在氮气气氛下,1950℃保温10小时,在烧结过程中,通过石墨气氛渗透的方法,成功制备得到AlON:C透明陶瓷。对其加工得到的剂量计样品进行了热释光与光释光特性的研究。制备的AlON:C透明陶瓷剂量计样品,经β射线照射后在350K温度附近出现单个热释光特征峰,光释光曲线呈现先快衰减后衰减变慢的特点;热释光重复性良好,光释光470nm蓝光LED不能完全激发辐照后陷阱中捕获的电子,连续辐照后有信号堆积现象。β射线辐照下,在约50mGy~115Gy的范围内热释光剂量响应呈线性,分别在约50mGy~50Gy和约50Gy~100Gy的范围内光释光剂量响应呈线性。在约50mGy~500mGy的范围内,对γ与β射线的热释光与光释光剂量响应呈良好的线性,光释光读取时同剂量γ照射的光释光强度为β照射的76%,热释光读取时同剂量γ照射的热释光强度为β照射的50%。(2)热压烧结制备AlON:C透明陶瓷:采用先高温煅烧制备掺碳氧化铝(Al_2O_3:C)粉体,再以不同掺碳量的Al_2O_3:C粉体(0ppm、1000ppm、3000ppm、5000ppm)与AlN粉体通过热压烧结制备得到不同掺碳量的具有一定透光性的AlON:C陶瓷。运用XRD与扫描电镜对α-Al_2O_3粉体-AlN粉的配比及氮气气氛25MP压力下热压烧结温度做了研究,以透过率最高工艺作为AlON:C制备工艺。对不同掺碳量的AlON:C陶瓷加工而成的剂量计样品进行了热释光与光释光特性的研究。以掺碳量为3000ppm的Al_2O_3:C粉体为原料制备的AlON:C剂量计样品的热释光与光释光强度最强。其在343K和473K左右出现了两个热释光峰。与无压气氛渗碳制备的AlON:C陶瓷相比,Al_2O_3:C粉体与AlN粉体热压制备AlON:C陶瓷剂量计样品有更小的分散性,发现陶瓷样品外侧部分在烧结制备过程中与外界环境物质更多的交换,导致成分与结构更加不均一,为剂量计样品间分散性大的原因之一。热压烧结制备的AlON:C陶瓷剂量计样品透光性差,使得光激发不完全、不均匀,是造成信号堆积的原因之一。在β射线照射下,以掺碳量为3000ppm的Al_2O_3:C粉体为原料制备的AlON:C剂量计样品在约50mGy~100Gy之间呈良好的线性。
【图文】：

剂量分布,热释光剂量计

胶片剂量计[3]是一种重要的二维剂量计，由置于含有一片或多片过滤片的胶片盒内的一枚或多枚照相胶片所组成，通过测量读取各种过滤片下感光乳胶胶片的光密度值，并通过计算求得辐射剂量的量。具有高空间分辨率,可以在短时间内获取辐照场的二维剂量分布。目前我国用于辐射测量的胶片剂量计主要有如 XV 胶片剂量计和 EDR2 胶片剂量计等的放射摄片胶片(radiographicfilm,简称 RG 胶片)和如 MD-55-2 胶片和 EBT 胶片等的辐射自显色胶片(Radiochromicfilm,简称 RC 胶片)[4]。化学剂量计[5]是利用物质受到电离辐射而引起物质发生化学反应生成新的化合物，然后根据对反应生成的产物或者反应过程进行检测与分析来得到辐照的剂量。化学剂量计最常用的检测方法为分光光度法[6]。固体剂量计[7]主要通过辐射在固体中留下的后效应与固体所接受的辐射剂量成正比来作为物质受到辐射量的定量测量，是测定辐射剂量的一种有效工具。现在使用的固体剂量计主要是热释光剂量计[8](如图 1-1 为目前商用的热释光剂量计)和光释光剂量计[9]（如图 1-2 为中国科学院上海硅酸盐研究所研制的光释光剂量计）。

剂量分布,剂量计,光释光

胶片剂量计[3]是一种重要的二维剂量计，，由置于含有一片或多片过滤片的胶片盒内的一枚或多枚照相胶片所组成，通过测量读取各种过滤片下感光乳胶胶片的光密度值，并通过计算求得辐射剂量的量。具有高空间分辨率,可以在短时间内获取辐照场的二维剂量分布。目前我国用于辐射测量的胶片剂量计主要有如 XV 胶片剂量计和 EDR2 胶片剂量计等的放射摄片胶片(radiographicfilm,简称 RG 胶片)和如 MD-55-2 胶片和 EBT 胶片等的辐射自显色胶片(Radiochromicfilm,简称 RC 胶片)[4]。化学剂量计[5]是利用物质受到电离辐射而引起物质发生化学反应生成新的化合物，然后根据对反应生成的产物或者反应过程进行检测与分析来得到辐照的剂量。化学剂量计最常用的检测方法为分光光度法[6]。固体剂量计[7]主要通过辐射在固体中留下的后效应与固体所接受的辐射剂量成正比来作为物质受到辐射量的定量测量，是测定辐射剂量的一种有效工具。现在使用的固体剂量计主要是热释光剂量计[8](如图 1-1 为目前商用的热释光剂量计)和光释光剂量计[9]（如图 1-2 为中国科学院上海硅酸盐研究所研制的光释光剂量计）。
【学位授予单位】：景德镇陶瓷大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.758.23

【参考文献】