多元素掺杂LiMgPO4光致荧光材料辐射剂量在线测量方法关键因素研究

Measuring method of radiation dose, based on the optical stimulated luminescence (OSL) materials’ characteristics of fluorescence intensity is proportional to the radiation dose, is emerging in recent years. The new type of method has high sensitivity, wide measurement range, online survey and other advantages. It has very good prospects in nuclear power stations, heavy ion Accelerators, electron accelerators, γ Radiation sources, medical radiology and other fields. The OSL materials as the core of this test method, is to the higher sensitivity, the more stable performance and more simple method of preparation. . According to the need of real-time online measurement technology, this project will research of rare earth element doped LiMgPO4: X, Y, B (X, Y = Tb, Sm, Eu) . Main contents of the study are as follows:1.Preparation methods of OSL material; 2.Stimulation and emission and Radiation dosimetry properties of CaS:Ce,Sm; 3. OSL system of radiation dose based on optical fiber.. In this way, we will establish a new type of OSL systems and real-time testing methods for radiation dose.

利用光致荧光材料被激励后发出的荧光强度与辐射剂量成正比的特性测量辐射剂量的方法是近年来出现的一种新型的辐射剂量测量方法，具有灵敏度高、可测量范围宽、可在线测量等优点，在电子元器件辐射效应研究、核设施剂量监测、放射医疗、空间剂量监测等领域，具有很好的应用前景。. 本项目针对相关领域对辐射剂量实时在线测量技术的迫切需求，研究稀土元素掺杂的LiMgPO4:X,Y,B（X,Y=Tb,Sm,Eu）材料，获得高灵敏度，高稳定性的光致荧光材料，并以该类材料为敏感体研制光致荧光辐射剂量实时在线测试仪，内容包括：1）光致荧光材料制备方法研究；2）光致荧光材料的光谱特性研究及辐射剂量学特性研究；3）光纤型光致荧光辐射剂量测试系统研究。 . 通过以上工作，研制出新型光致荧光材料和剂量计，推动光致荧光辐射测试技术的发展，满足相关领域对于辐射剂量实时在线测试技术的需求。

利用光致荧光材料被激励后发出的荧光强度与辐射剂量成正比的特性测量辐射剂量的方法是近年来出现的一种新型的辐射剂量测量方法，具有灵敏度高、可测量范围宽、可在线测量等优点，在电子元器件辐射效应研究、核设施剂量监测、放射医疗、空间剂量监测等领域，具有很好的应用前景。本项目针对辐射剂量实时在线测量技术的迫切需求，研究稀土元素掺杂的光致荧光材料，并以该类材料为敏感体研制光致荧光辐射剂量实时在线测试仪，内容包括：1）光致荧光材料制备方法研究；2）光致荧光材料的光谱特性研究及辐射剂量学特性研究；3）光纤型光致荧光辐射剂量测试系统研究。.实际获得的主要研究成果如下:.1）利用高温合成的方法，研制出系列稀土掺杂光激励发光材料LiMgPO4:Tb,B、LiMgPO4:Tb,Sm,B和LiMgPO4:Eu,Sm,B。.2）获得了材料的光激励最佳激发谱和发射谱等光谱特性，最佳激励激发波长和发射波长区别明显。研究了稀土掺杂光激励发光材料LiMgPO4:Tb,B、LiMgPO4:Tb,Sm,B、LiMgPO4:Eu,Sm,B和LiMgPO4:Eu,B，在0.1Gy-1100Gy范围内的辐射剂量响应并进行线性拟合，实验表明，四种材料在0.1-1080 Gy、0.1-216 Gy、0.1-540 Gy和0.1-540 Gy范围内分别具有良好的线性关系。.3）研制出稀土离子(Tb3+、Eu3+、Dy3+)掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷OSL材料，Tb3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷在0.03- 1000 Gy范围内具有良好的剂量响应特性；Dy3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷线性剂量响应范围：0.02- 1000 Gy；Eu3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷剂量响应范围：0.02- 1000 Gy。.4) 研制出了一种光致荧光实时在线辐射剂量监测方法：系统由光致荧光材料、Y型光纤、375nm激光器、光电倍增管、直流稳压电源等组成。光致荧光材料封装于光纤的一端作为敏感探头放入辐射场，其它部分置于辐射场外，最终得到的信号强度与辐射剂量的大小成正比，可对辐射剂量的实时在线测量；.5）项目执行过程中发表论文5篇，其中SCI论文4篇，申报国家发明专利2项，培养硕士研究生3名