[发明专利]Al离子掺杂的辐射探测材料、热释光剂量元件及其制备方法和应用

说明书

Al离子掺杂的辐射探测材料、热释光剂量元件及其制备方法和应用，涉及累积辐射剂量探测技术领域。本发明以氯化钠为主体、氧化铝为掺杂物，通过严格控制混合粉末的粒度以及其中Alsupgt;+/supgt;的含量，并经特定压力压制成片状后进行固相烧结，得到了Al离子掺杂的辐射探测材料，该辐射探测材料能够直接应用于热释光剂量元件。本发明采用的制备工艺具有流程简单、可采用流水化作业且不产生污染物的特点，环保性好，设备成本与材料成本也较低。经测试，采用上述材料制备的剂量片在医用加速器的X射线辐照下显示出良好的热释光剂量响应，具有较好的剂量学特性，并且在2‑50Gy范围内线性拟合度高，线性响应范围较大，能够适用于更多的场合，适合规模化生产和应用。

技术领域

本发明涉及累积辐射剂量探测技术领域，尤其涉及一种Al离子掺杂的辐射探测材料、热释光剂量元件及其制备方法和应用。

背景技术

目前绝大多数关于热释光剂量探测的研究都集中在探索如何制备具有更好热释光特性的材料并将其用于辐射累积剂量的测量，随着研究的深入，除材料自身具有良好的热释光响应特性外，还要求材料与剂量元件具备价格便宜、使用简单、灵敏度高、测量精确、适合大范围运用的特点，并且其制备过程也应当环保无污染。

在纯NaCl材料中掺杂其它元素并进行后处理，能够改变其热释光响应特性，当前的研究成果大多针对的是二价或者一价元素，例如通过二价离子的掺入使得一价钠元素的晶格形成偶极子（即缺陷对）聚合，由此提升NaCl材料的热释光剂量响应性能。此外，目前见诸于报道的方法大多是先在NaCl水溶液中加入掺杂离子并通过水热结晶法来生成晶体，再将所得晶体经高温（一般在750~800℃）烧结制成剂量元件。水热结晶法会产生大量废液，不利于环保，难以推广应用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种以氯化钠为主体、其中掺杂Al³⁺且具有良好热释光剂量响应特性的辐射探测材料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种Al离子掺杂的辐射探测材料，其是由混合粉末依次经压制成型、固相烧结制成，所述混合粉末以氯化钠为主体，其中掺杂含Al³⁺的单一化合物，所述混合粉末中Al³⁺的含量为0.018~0.02mol/ kg。

其中，所述含Al³⁺的单一化合物为氧化铝。

其中，所述压制成型的过程中采用的压制压力为1.7~2.5MPa，压力保持时间不低于120秒；所述固相烧结的过程中，使混合粉末产生固态化学反应的温度条件为660-700℃，加热过程的升温速度为3~4℃/min，保温时间不低于10h。

进一步地，所述混合粉末的粒度为120-160目。

另外，本发明还涉及一种热释光剂量元件，其是由上述探测材料制成。

进一步地，本发明还涉及一种热释光剂量元件的制备方法，其制备过程主要包括如下步骤：

（1）以氯化钠为主体、氧化铝为掺杂物，将两种粉体研磨混合，控制所得混合粉末中Al³⁺的含量为0.018~0.02mol/ kg；

（2）取适量混合粉末放入成型模具中，以1.7~2.5MPa的压制压力对混合粉末进行压制，压力稳定后保持120秒以上，成型得到坯体；

（3）将坯体加热至660-700℃进行固相烧结，保温10h以上，冷却后即得热释光剂量元件。

于本发明一实施例中，步骤（3）中的升温速度为3~4℃/min。

优选地，步骤（1）中，所述氯化钠和氧化铝均为分析纯级别，所述混合粉末的粒度为120-160目。

于本发明一实施例中，步骤（2）中，所述成型模具的型腔呈圆柱形，型腔直径为5mm，放入成型模具中的混合粉末质量为0.04g。