已开发出一种用于检测电离辐射的新技术

科拉科学中心稀有元素和矿物原料 I. V. Tananaev 化学与技术研究所和南方联邦大学物理研究所的科学家研究了通过各种方法获得半透明发光陶瓷的过程，并比较了其特性。获得的材料。所发现的获得半透明高强度铌酸钇发光陶瓷的基本参数，使其有可能显着扩大其应用范围，降低成本，加快闪烁探测器的生产并使其生产更具可预测性。

通过超高压（а-е）和传统烧结（f）获得的陶瓷样品的微观结构和尺寸分布。数字下方是初始粉末的烧结温度和陶瓷的烧结模式。

研究结果和发现的最佳技术原理发表在国际期刊《光学材料》的 7 月刊上。闪烁体的高效率（闪烁 - 短期发光）使其不仅可用于研究空间中的电离辐射、核物理和地质学，还可以用于生物学、医学、领土辐射监测、控制放射性排放和核废料处理，海关控制和建设。

闪烁材料的一个重要参数是其光学透明度。它决定了闪烁体的光输出效率和光学材料的发光效率。因此，可靠测量输出信号的能力高度依赖于透明度。

通过实验获得的半透明陶瓷样品

最敏感和最耐用的是无机闪烁体，例如具有通式 RENbO 4（其中 RE 是钆、镧、钇等）和单斜结构的稀土铌酸盐。它们坚固且化学稳定，显示出非常好的发光和闪烁特性。

掺杂剂（通常是稀土元素）的使用会改变发射光的波长，从而允许使用不同的光电探测器。此类材料还可用于计算机射线照相术或断层扫描术、自然资源勘探和太空辐射暴露评估。随着闪烁材料应用领域的扩大，其运行条件也越来越复杂。恶劣的化学环境、高温高湿、机械冲击和过载等都增加了对材料的耐化学性和机械特性的要求，这不仅决定了此类产品的使用寿命，而且在一定程度上决定了其光学性能。

稀土铌酸盐主要以单晶形式用作闪烁体。单晶具有高透明度，光学和结构完美，这使得实现高闪烁特性成为可能。但是，在获得所需尺寸的单晶时，需要消耗过多的资源和能源，而且该技术不能保证稳定的产品质量，使用时成分的选择也受到化学体系热力学特性的限制。晶体从中生长。

一种更经济的方法是制造闪烁陶瓷。这种材料的成分变化范围很广，更容易赋予它们所需的形状。此外，它们可以显着降低生产成本。

在创造任何新材料的技术上都充满了妥协。平衡技术成本、初始组件的可用性、实现所需特性的可能性以及找到多级技术的最佳参数是很重要的。今天，有两种主要方法及其组合用于获得透明陶瓷：烧结添加剂的引入和热等静压。

在第一种方法中，烧结添加剂（通常是氧化镁或氧化硅）可以抑制透明陶瓷的发光和闪烁性能，这是该技术的严重障碍。第二种方法非常昂贵，因为设备非常复杂且能源密集，并且需要使用极高（超过 1300 摄氏度）的温度。因此，世界各地的化学家和技术人员继续在获得最实惠和高质量的陶瓷闪烁体方面寻求平衡。

该研究的主要目标是研究和优化不使用热等静压和烧结添加剂的 YNbO 4陶瓷的生产，以实现相对高的产量（半透明性）、优异的机械和发光特性。使用溶胶-凝胶法，研究人员获得了超细结晶粉末，然后他们使用传统的陶瓷技术或单轴热压法对其进行烧结，并研究了所得陶瓷样品的性能。在比较了可见光范围内显微组织的形态特征、力学和光致发光特性后，选择了获得半透明YNbO 4陶瓷的最佳模式。单轴热压法。

研究人员开发的获得发光陶瓷的方法包括使用通过溶胶-凝胶法合成的初始超细粉末和通过相对便宜且易于使用的单轴热压方法对其进行烧结。得益于成熟且平衡的生产技术，超分散铌酸钇粉末具有几乎相同的晶粒尺寸，不超过几十纳米，烧结相当均匀，在晶界处的光散射较低。

此外，增加超细混合物的流动性有助于生产低孔隙率陶瓷材料，因为表面张力被添加到成型压力中。在这种情况下，压力烧结过程显着加快和缩短。在烧结过程中形成致密的各向同性细晶粒结构通常会导致产生足够透明、坚硬和坚固的陶瓷。

科学家发现的用于生产铌酸钇半透明和高强度发光陶瓷的基本参数，可以在额外掺杂稀土元素的情况下，显着扩大其应用范围，降低成本，加快生产速度。更可预测的闪烁探测器的生产。