新型剂量计YAP:Cu晶体释光机理及其性能优化研究

Dosimetry crystals are widely used in the field of high energy ray dose examination on nuclear scene (nuclear test, nuclear power plant, nuclear powered submarine), environmental monitoring, medical diagnosis, deep-space explorationar etc. Exploring new high performance dosimetric material with high sensitivity, wide linear response range, stable physical and chemical performance is very important research direction of new luminescence materials now. The YAP:Cu crystal proposed by this project has distorted perovskite structure and it is very easy to produce controllable and stable concentration traps in it besides it has excellent physical and chemical properties.This project is planed to obtained excellent YAP:Cu crystals by optimizing the Cu ion concentration and Cu ion codoped with other ions (Mg、Ti、Eu、Na、P etc.); Scientific models d of point defects transformation, thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) are established by studying the relationship between point defects and TL/OSL properties systematically. The establishment of this project not only has important scientific significance to develop new high performance dosimeter YAP:Cu crystals but also has important reference values to design and optimize other new dosimetry materials.

剂量计晶体材料广泛应用于核现场(核试验、核电站、核潜艇等)检测、环境监测、医疗诊断、深空探测等高能射线辐射计量领域。探索具有灵敏度高、线性响应范围宽、物化性能稳定、容易制备等特点的新型剂量计晶体材料是目前新材料研究的重要方向。 本项目提出的掺铜铝酸钇晶体(YAlO3:Cu)具有畸变钙钛矿结构，容易产生剂量计材料所需可控的氧空位缺陷且具有优良的物化性能。本项目拟通过优化设计Cu离子掺杂浓度、与其它离子(Mg、Ti、Eu、Na、P等)的共掺质以及后处理退火工艺，采用提拉法获得具有优异TL(热释光)/ OSL(光释光)性能的YAP:Cu剂量计晶体；通过系统研究YAP:Cu晶体的释光性能和晶体中点缺陷的关系，建立点缺陷相互转化机理和科学的释光模型。本项目的立项对不仅发展新型高性能YAP:Cu剂量计晶体具有重要意义，而且对设计和优化其它新型剂量计材料具有重要的参考价值。

剂量计晶体材料广泛应用于核现场(核试验、核电站、核潜艇等)检测、环境监测、医疗诊断、深空探测等高能射线辐射计量领域。探索具有灵敏度高、线性响应范围宽、物化性能稳定、容易制备等特点的新型剂量计晶体材料是目前新材料研究的重要方向。.本项目通过优化设计Cu掺杂浓度以及后处理退火工艺，采用提拉法获得高质量YAP:Cu晶体；通过系统研究YAP:Cu晶体的释光性能和晶体中点缺陷的关系，建立点缺陷相互转化机理和科学的释光模型。.研究发现YAP:Cu具有优良的TL性能，特征峰分别位于431K和482K，其中峰温482K的发光峰为主发光峰 峰温不随辐照剂量变化而变化，为一级动力学峰；晶体的TL辐射剂量响应在10-5~102范围内呈现良好的线性关系。随着升温速率的加快，TL峰向高温方向移动。.研究还发现YAP:Cu晶体具有优良的OSL性能，其OSL衰减曲线呈双指数衰减，曲线由快衰减和慢衰减两部分组成，快衰减部分的衰减速率随辐照剂量的增加衰减加快，而慢衰减部分的衰减速率变化不大。晶体的OSL辐射剂量响应在10-5~102范围内呈现良好的线性关系。.本项目的立项对不仅发展新型高性能YAP:Cu剂量计晶体具有重要意义，而且对设计和优化其它新型剂量计材料具有重要的参考价值。