Autor

Aleksander Piecuch

Tytuł

Dozymetryczne własności wybranych sillenitów BGO i BSO

Rok wydania

Wydawnictwo

ilustracje zdjęcia rysunki

Stron

Okładka, oprawa

Stan i inne informacje

2007

UR

tak

120

miękka

NOWA

Opis

Wstęp

Skutki oddziaływania pi"oiTiieniovai"iia jonizującego z organizmami żywymi są od dawna powszechnie znane. Nie przeszkadza to jednak człowiekowi w wykorzy­stywaniu przemian jądrowych do różnych celów. Wymienić tu chociażby należy te najbardziej znane, jak: wykorzystanie promieniowaniajądrowego i rentgenowskie­go w medycynie, energetyce jądrowej, nauce, przemyśle i najmniej chlubnej dla ludzkości dziedzinie -militarnej (broń nuklearna). W przeważającej części ludz­kość potrafi wykorzystać energię jądrową jednak w dobrych celach. Stąd potrzeba stosowania odpowiedniej ochrony radiologicznej nie budzi niczyich wątpliwości. Od szeregu lat znane sąmetody oraz detektory służące celom dozymetrii promieniowa­nia jonizującego, niemniej jednak w dalszym ciągu prowadzone są na całym świecie intensywne badania nad pozyskaniem nowych. doskonalszych materiałów mogą­cych służyć celom dozymetrii indywidualnej, awaryjnej lub wojennej. Nowym ma­teriałom stawia się coraz wyższe wymagania, do których należy zaliczyć: — zwiększoną czułość,

-dużą dokładność pomiarową,

- szeroki zakres pomiarowy.

- liniowość charakterystyki dawkowej,

- równomierność charakterystyki energetycznej,

- wysoką niezawodność, —możliwość wielokrotnego stosowania,

- szybki, łatwy i precyzyjny sposób szacowania wartości daw ki pochłoniętej.

Przy tej okazji warto przypomnieć, że obecnie obowiązujące normy określone przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej (1AEA) określają dolny próg rejestracji wartości dawki pochłoniętej w przypadkach awaryjnych na 0,25 Gy. Więk­szość dawkomierzy pozostających w wyposażeniu wojska, obrony cywilnej oraz innych służb nie spełnia tego wymogu. Możliwości pozyskiwania nowych materia­łów zapoczątkowały w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych ubiegłego stule­cia rozwijające się nowe technologie otrzymywania monokryształów półprzewodni­ków pierwiastkowych i związków półprzewodnikowych, na bazie których opraco­wano detektory promieniowania jonizującego. Wśród licznych ośrodków zajmują­cych się tą problematyką należy wymienić krajowe ośrodki: Instytut Fizyki Jądro­wej w Krakowie. Wydział Fizyki i Techniki Jądrowej AGH w Krakowie, Wojskową

Akademię Technicznąw Warszaw ie, Instytut Fizyki Politechniki Łódzkiej oraz In-ctvtut Energii Atomowej w Świerku. Wieloletnie badania i doświadczenia zaowoco­wały opracowaniem nowych technologii pozyskiwania materiałów półprzewodniko­wych z szeroką przerwą energetyczną. Wśród nowo otrzymanych materiałów zna­lazły się monokryształy tlenku bizmutów o-germanowego o wzorze chemicznym Bi GeO  zwane w skrócie monokryształami BGO (Bismuth Germanium Oxide), oraz monokryształy tlenku bizmutowo-krzemowego o wzorze chemicznym Bi SiO zwane w skrócie monokryształami BSO (Bismuth Silicon Oxide). Monokryształy BGO i BSO zostały pierwotnie wytworzone z myślą o ich zastosowaniu w dziedzi­nie akustyki mikrofalowej. W następstwie tego przeszły one pomyślnie próby zasto­sowania ich jako przetworników, linii opóźniających oraz podłoży do filtrów pośred­niej częstotliwości dla potrzeb telew izji kolorowej. Opracowana i opanowana tech­nologia otrzymywania czystych monokryształów BGO i BSO pozwoliła podjąć w dal­szej kolejności próby wprowadzenia do ich struktury krystalicznej domieszek pier­wiastków z grupy metali przejściowych i pierwiastków ziem rzadkich. W wyniku pomyślnie zakończonych eksperymentów w roku 1979 w domieszkowanych mono­kryształach BGO i BSO zaobserwowano po raz pierwszy występowanie tzw. zja­wiska fotochromowego. Autorami tego odkrycia byli: W. Wardzyński, J. Żmija, T. Łu­kasiewicz. Należy wspomnieć, iż do niedawna zjawisko tego typu było w dużej mierze niepożądane i o ile to możliwe —należało je eliminować. Obecnie dostrzega się możliwość praktycznego wykorzystania tego zjawiska np. w elektronice kwan­towej do budowy pamięci optycznych. Nowo odkrytąwłaściwość monokryształów BGO i BSO próbowano aplikować właśnie do tych celów.

Występowanie zjawiska fotochromowego zaobserwowano także, eksponując monokryształy BGO i BSO w polach promieniowania jonizującego. Stąd poprzez analogię indukowane przez to promieniowanie zjawisko nazwano efektem radiofo-tochromowym (RFCh). Odkrycie efektu radiofotochromowego w domieszkowa­nych monokryształach BGO i BSO otworzyło nowe kierunki badań. Między innymi podjęto badania nad możliwościązastosowania tych materiałów w dozymetru pro­mieniowania gamma i prędkich neutronów. Systematycznie prowadzone badania potwierdziły, że charakter oddziaływania promieniowaniajądrowego z monokrysz­tałami jest analogiczny jak w przypadku absorpcji fotonów promieniowania widzial­nego.

Dotychczasowe badania nad właściwościami domieszkowanych monokryszta­łów BGO i BSO miały charakter poznawczy miały na celu wyjaśnienie zjawisk i procesów zachodzących w monokryształach BGO i BSO pod wpływem absorpcji światła widzialnego oraz były podporządkowane konkretnym zastosowaniom. Nie podjętojednak próby opracowania dawkomierzy radiofotochromowych (RFCh) na bazie domieszkowanych monokryształów BGO i BSO. Analiza literatury przedmio­tu krajowej i zagranicznej dotyczącej oddziaływania promieniowaniajądrowego z mo­nokryształami BGO i BSO pozwala wnioskować o możliwości aplikacji tych mate-

spis treści lub fragment

Wykaz oznaczeri

Wstep

1. Oddzialywanie promieniowania jadrowego z materia .

1.1. Oddziatywanie promieniowania gamma i predkich neutronow z monokrysztalami tienku

bizmutowo-gcrmanowcgo (BGO) i tienku bizmutowo-krzcmowego (BSO)

2. Podstawowe wtasnosci fizyczne monokrysztalöw BGO i BSO .

2.1. Technologia otrzymywania monokrysztalöw BGO i BSO

2.2. Wlasnosci otrzymanych monokrysztalöw - struktura BGO/BSO

2.3. Wlasnosci elektryczne monokrysztalöw BGO i BSO

2.4. Wlasnosci optyczne domieszkowanych monokrysztalöw BGO i BSO

2.5. Jakosciowy model efektu radiofotochromowego

2.6. Centra radiofotochromowe w domieszkowanych monokrysztalach BGO i BSO .

2.7. Kinetyki zaniku absorpcji w BSO

3. Technika pomiarowa, aparatura i metodyka .

3.1. Spektrofotometry

3.2. Mikroprocesorowy czytnik dawkomierzy radiofotochromowych.

3.3. Stanowiskabadawcze-zrodla promieniowania jadrowego i rentgcnowskiego .

3.4. Przygotowanic materialow radiofotochromowych do badan. Metodyka badari .

4. Dozvmetryczne wlasnosci domieszkowanych monokrysztalöw radiofotochromowych

4.1. Widma transmisji monokrysxtalöw BGO i BSO

4.2. Rodzaj domieszki a wydajnosc procesow RFCh .

4.3. Gcomctria monokrysztali.i a wydajnosc procesow RI-'Ch

4.4. Wplvw promieniowania rentgenowskicgo na ksztalt charaktei'v'styk transmisyjno-dawko-

wych domieszkowanych monokrysztalöw BGO o zröznicowanej geometrii

4.5. Wplyw promieniowania gamma na ksztatt charaktcrystyk transmisyjno-dawkowych

4.6. Wplvw promieniowania ncutronowego na ksztalt charakterystyk transmisyjno-dawko-

wych

4.7. Encrgia promieniowania jadrowego i rentgenowskiego a wydajnosc procesow RFCh.

4.8. Odpornosc radiacyjna dawkomierzy radiolbtochromowych .

4.9. Wplvw tcmperati.irv otoczenia i czasii przechowywania dawkomierzy radiofbtoehromo-

wych na zmiane ich podstawowych parametrow dozymetrycznych.

4.10. Monokrvsztaly BGO i BSO jako materialy przydatnc w dozymetrii