8.3. Радиофотолюминесцентная дозиметрия

Под действием ионизирующего излучения в активи­рованных серебром метафосфатных и литиево-боратных стеклах образуются центры фотолюминесценции, устойчивые при комнатной температуре. При возбуж­дении облученного люминофора ультрафиолетовым светом появляется люминесценция в длинноволновой области видимого спектра, не наблюдаемая до облу­чения. Эту фотолюминесценцию, индуцируемую иони­зирующим излучением и повторно возбуждаемую ультрафиолетовым светом, называют радиофотолюминесценцией. Световой поток радиофотолюминес­ценции при постоянном ультрафиолетовом возбужде­нии пропорционален дозе излучения, поглощенной в стекле, и может быть измерен при помощи спектрофлюориметра (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Схема измерительной установки для радиофотолюминесцентной дозиметрии

ФЭУ — фотоумножитель; V — усилитель; Z — отсчетное устройство; РЛВД — ртутная лампа высо­кого давления; F — оптический фильтр; D — дозиметрический датчик.

Дозиметрические стекла различного состава изго­товляются промышленностью в виде маленьких куби­ков или тонких цилиндров (иголок).

Линейная область измерений стеклянных радиофотолюминесцентных дозиметров достигает примерно 10 Гр. Выше этой дозы наблюдается отклонение инди­каторной характеристики от линейности и переход в область насыщения. Полезная область измерений дозы кончается примерно при 10³ Гр. Нижняя граница об­ласти измерений определяется нулевым эффектом (или «фоновой дозой») необлученного стекла. Фоно­вая доза зависит от типа стекла, от чистоты поверх­ности детектора (промывка перед измерением в уль­тразвуковом поле), а также от конструкции измери­тельного прибора (попадания рассеянного света). При достаточной предосторожности фоновая доза не пре­вышает 1—2 мГр. Поглощенные дозы излучения ниже 0,5 мГр можно измерять, определяя фоновые дозы каждого стеклянного детектора в отдельности. Точ­ность измерений ± (3—5)%.

При облучении ионизирующей радиацией у радиофотолюминесцентных стекол наблюдается эффект разгорания. Световой поток , измеряемый при ультрафиолетовом возбуждении, достигает своего максимального значения не сразу, а лишь через не­которое время после воздействия света. Обычные ком­мерческие дозиметрические стекла при комнатной температуре дают по истечении часа 80%, а через сутки — 95% от окончательного, стационарного уровня радиофотолюминесценции. Кратковременной термической обработкой (выдерживание при 150°С в течение 15 мин) можно добиться того, что стацио­нарный уровень светового потока устанавли­вается немедленно. Потери радиофотолюминесценции при комнатной температуре не превышают 5% в год, если избегать интенсивного ультрафиолетового облучения и хранения в сырой атмосфере. Для «стирания» показания (отжига эффекта) радиофотолюминесцентный дозиметр нагревают около 30 мин при 400°С.

Радиофотолюминесцентные дозиметры применя­ются главным образом в дозиметрии γ-излучения и быстрых электронов. Относительно сильная зависи­мость стекол от энергии γ-излучения корректируется с помощью металлических фильтров. Благодаря присутствию в их составе серебра, лития и бора большинство дозиметрических стекол весьма чувствительно к тепловым нейтронам. Быстрые нейт­роны этим методом непосредственно не улавлива­ются.