Kemikere opdager mekanismen for strålingsustabilitet af lithiumtetraborat

Kemikere fra RUDN University har studeret mekanismen for strålingsustabilitet af termoluminoforer baseret på lithiumtetraborat, som bruges til fremstilling af strålingsdosimetre. De fandt ud af, at materialernes egenskaber forringes på grund af nedbrydningen af ​​kemiske bindinger i bor-ilt-strukturen og dannelsen af ​​klynger af mangan, som blev tilsat lithiumtetraborat, så det kunne udvise sine egenskaber. Værket blev offentliggjort i tidsskriftet Strålingsmålinger .

Lithiumtetraborat omfattede det første materiale termoluminescerende strålingsdosimeter, meget følsom over for røntgenstråler, gamma- og betastråling. Når ioniserende stråling kommer ind i et termoluminescerende dosimeter, det "lagrer" den absorberede energi på grund af elektronernes spring til højere energiniveauer. Når den opvarmes over en bestemt temperatur, elektronerne udsender tidligere absorberet energi, og dosimeteret begynder at lyse. Lysintensiteten er proportional med mængden af ​​absorberet stråling.

For at gøre lithiumtetraborat i stand til dette, urenheder af mangan, sølv eller andre metaller er indført i det, som fungerer som fælder for de elektroner, der blev exciteret af ioniserende stråling. Men på grund af disse urenheder, stoffets strålingsmodstand falder. Det har ikke været kendt hvorfor indtil nu.

RUDN University kemiker Alexander Zubov og hans kolleger sammenlignede keramiske prøver baseret på lithiumtetraborat med urenheder af mangan, kobber, zink, tin og beryllium. Det viste sig, at strålingsstabiliteten af ​​stoffet forringes på grund af brud på kemiske bindinger i bor-ilt-strukturen. Og mens bor-ilt-gitteret i et rent stof er i stand til at genoprette sig selv under opvarmning, introduktionen af ​​mangan forstyrrer denne proces.

Jo mere jævnt mangan er fordelt i strukturen af ​​lithiumtetraborat, jo mindre negativ indvirkning har det på materialets strålingsstabilitet. Kobber og tin forhindrer klyngning af mangan, danner bundne komplekser med det, derved forhindres det i at "vandre" og "klæbe" til krystalgitteret under genopladning af dosimeteret. I øvrigt, keramik med tilsætning af tin, i modsætning til kobber, har også termoluminescerende egenskaber, der muliggør effektiv anvendelse i dosimetri.

Forståelse af de fysisk-kemiske processer, der opstår under bestråling af et materiale, er nødvendig for at skabe nye strålingsresistente materialer. RUDN University kemikere var ikke kun i stand til at forklare mekanismen for strålingsdestruktion af lithiumtetraborat, men også at anvende den nye viden til at skabe et materiale med en bedre sammensætning, som senere kan bruges i avancerede lommestrålingsdosimetre. Ud over, Forfatterne hævder, at deres eksperimentelle tilgang, som involverer påvisning af klynget mangan i strukturen af ​​lithiumtetraborat, kan bruges som en ny effektiv måde at certificere termoluminescerende dosimetres strålingsmodstand.