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剂量玻璃

/dose glass/
条目作者蒋亚丝撰凡思军修订
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凡思军修订

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最后更新 2022-01-20
浏览 173
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用于探测高能电离辐射和测量辐照时其吸收剂量的光学玻璃

英文名称
dose glass
所属学科
材料科学与工程

多用于X射线、γ射线吸收剂量的测量,也可用于β射线、中子及γ射线的混合场吸收剂量测量,剂量线性范围为10-2~109拉德。

剂量玻璃在高能电离辐射作用下会形成荧光中心或色心,通过与标准玻璃对比其荧光强度或吸收强度的变化,可推算得出具体吸收剂量的数值。对剂量玻璃的要求是:辐照时性质变化大,测量方法简单;在较大范围内性质变化与吸收剂量呈线性关系;辐照后储存条件对性质变化影响小。

剂量玻璃由基质玻璃和激活剂组成。基质可用硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等系统玻璃。常用激活剂有银、锰、钴、钒等,其制造方法与光学玻璃相同。除光学均匀性外,必须防止其他过渡金属的污染,以免产生附加的色线和吸收带或产生荧光淬灭。剂量玻璃与能量补偿器一起构成辐射探测器件。

已获得应用的剂量玻璃有以下4种:

①辐照光致荧光剂量玻璃。通过辐射电离效应在玻璃中形成稳定的荧光中心,在一定波长光的激发下产生荧光。荧光量和辐照吸收剂量在一定范围内成正比,从荧光强度可推算出辐照吸收剂量。常用的是银激活磷酸盐玻璃。玻璃中的Ag+俘获高能电离辐射产生的电子和空穴从而形成Ag°和Ag2+发光中心,用320~370纳米光激发时产生波长为640纳米的荧光。荧光的激发和接收比较简单,测量范围为10-2~104拉德,可重复使用,稳定性好,但能量响应较差,对不同能量射线需进行能量补偿。

②热致荧光剂量玻璃。高能电离辐射在玻璃中形成的荧光中心在加热后发出荧光,采用一定的加热速度加热玻璃并记录发生的荧光,从荧光量计算吸收剂量。常用的有锰、铜、银、钴、铈、锡等离子激活的磷酸盐玻璃,测量范围为10-2~104拉德。

③变色剂量玻璃。玻璃中存在的各种缺陷俘获高能电离辐射辐照时所产生的电子或空穴,生成具有不同吸收带的色心,或辐照引起玻璃中变价离子的光化学反应,使玻璃着色或吸收光谱发生变化,这些变化与吸收剂量在一定范围内呈线性关系,从而计算得到吸收剂量。变色剂量玻璃通常测量范围为102~109拉德。常用的有钴激活的硼硅酸盐玻璃,钒锰铁激活的硅酸盐玻璃等。通常,变色剂量玻璃存在着辐照饱和现象和辐照诱导吸收在辐照停止后的保存期内褪色,需在测量中进行校正。通过加热可消除辐照诱导产生的色心和吸收变化。

④中子剂量玻璃。用于测量热中子、快中子的剂量和通量的剂量玻璃。通常采用银、钆、铽等激活的磷酸盐玻璃。基质玻璃组成的特点是含有大中子核反应截面的元素,如硼、锂、银等。测量范围为10-3~107拉德。


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