radiační příprava práškových scintilátorů

Radiační příprava Radiační příprava práškových scintilátorůpráškových scintilátorů

Jakub KlimentJakub KlimentKatedra Jaderné chemie FJFI Katedra Jaderné chemie FJFI

ČVUTČVUT

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme

do vaší budoucnosti

Obsah prezentaceObsah prezentace Scintilátor, scintilační detektorScintilátor, scintilační detektor Y2O3Y2O3

Příprava materiáluPříprava materiálu TermoanalýzaTermoanalýza Rentgenová difrakceRentgenová difrakce

Zhodnocení práceZhodnocení práce

ScintilátorScintilátor Materiál, který vykazuje schopnost Materiál, který vykazuje schopnost

scintilace, tj. při interakci ionizujícím scintilace, tj. při interakci ionizujícím zářením přemění absorbovanou energii na zářením přemění absorbovanou energii na proud fotonů (malý světelný záblesk proud fotonů (malý světelný záblesk obvykle ve viditelném spektru)obvykle ve viditelném spektru)

Práškový scintilátor– z krystalků Práškový scintilátor– z krystalků nanopráškunanoprášku

Příkladem Příkladem právě Yprávě Y22OO33Ukázka scintilátoru (plastového)

Princip scint. detektoruPrincip scint. detektoru

Žádoucí vlastnosti scintilátorůŽádoucí vlastnosti scintilátorů Rychlost přeměny ionizační energie Rychlost přeměny ionizační energie

do formy fotonů (řádově ns)do formy fotonů (řádově ns) Vysoká efektivnostVysoká efektivnost Průhlednost pro vlastní scintilační Průhlednost pro vlastní scintilační

světlosvětlo Odolnost vůči náročnějším Odolnost vůči náročnějším

podmínkám (teplota,tlak…)podmínkám (teplota,tlak…) Přijatelná výrobní cenaPřijatelná výrobní cena

Příprava YPříprava Y22OO33

1) Příprava vodného roztoku1) Příprava vodného roztoku YY22(NO(NO33))33 + HCOONH + HCOONH4 4 o vhodné koncentracio vhodné koncentraci

2) Ozáření rtuťovou výbojkou = 2) Ozáření rtuťovou výbojkou = působení působení UV zářeníUV záření Radiolýza vody: HRadiolýza vody: H2200→ e→ eaqaq,H, OH, H,H, OH, H22, H, H22OO22, H, H++

Redukce YRedukce Y3+ 3+ iontůiontů Oxidace rozpuštěným kyslíkemOxidace rozpuštěným kyslíkem

Příprava YPříprava Y22OO33

Příprava YPříprava Y22OO33

3) Filtrace koloidního podílu od vody3) Filtrace koloidního podílu od vody

Příprava YPříprava Y22OO33

Filtrační aparaturaFiltrační aparatura

Příprava YPříprava Y22OO33

4) Termoanalýza4) Termoanalýza

Příprava YPříprava Y22OO33

5) Tepelné opracování 5) Tepelné opracování

Rentgenová difrakceRentgenová difrakce Vznik rentgenových paprsků v Vznik rentgenových paprsků v

rengtenové lampěrengtenové lampě Emitované elektrony z Wo-katody Emitované elektrony z Wo-katody

zasáhnou Cu-anoduzasáhnou Cu-anodu V důsledku toho vyrazí elektrony z určitých V důsledku toho vyrazí elektrony z určitých

slupek na vyšší energetické hladinyslupek na vyšší energetické hladiny Na jejich místo jiné elektrony, ztrácí energii Na jejich místo jiné elektrony, ztrácí energii

ve formě zářeníve formě záření KKαα11, , KKαα22, , KKββ (pohlc. vrstvou Ni) (pohlc. vrstvou Ni)

Rentgenová difrakceRentgenová difrakce

Rentgenová difrakceRentgenová difrakce Při splnění Braggovy podmínky paprsky Při splnění Braggovy podmínky paprsky

interferujíinterferují nλ = 2d sin Θnλ = 2d sin Θ V tomto případě vzniká (při V tomto případě vzniká (při Θ Θ charakteristickém charakteristickém

pro daný materiál) impuls s vyšší intenzitou, pro daný materiál) impuls s vyšší intenzitou, zachycen detektoremzachycen detektorem

Detektor se vůči rtg lampě otáčí, mění se Detektor se vůči rtg lampě otáčí, mění se ΘΘ Porovnání s již Porovnání s již známými datyznámými daty

Rentgenová difrakceRentgenová difrakce

Rentgenová difrakceRentgenová difrakce

YY22OO33

Měření povrchuMěření povrchu mm2 2 / 1g látky/ 1g látky selektivní adsorbce N ve směsi s H (N:H v selektivní adsorbce N ve směsi s H (N:H v

poměru 5:1poměru 5:1 průtok měrnou a srovnávací větví k tepelně průtok měrnou a srovnávací větví k tepelně

vodivostním čidlůmvodivostním čidlům Porovnává se změna poměru N:HPorovnává se změna poměru N:H Nejprve změříme standard TiONejprve změříme standard TiO2 2 o známém o známém

měrném povrchu měrném povrchu SSvzvz = S = Sss(n(nssPPvz vz /n/nvzvzPPss)) Svz stanovena na Svz stanovena na 53,7 m53,7 m22/g/g (Y (Y22OO33 - 500 - 500 °°C)C)

YY22OO33

Vylisování tabletky z YVylisování tabletky z Y22OO33

YY22OO33

YY22OO33

Závěry:Závěry: Příprava nanokrystalického YPříprava nanokrystalického Y22OO33

fotochemickou metodoufotochemickou metodou Vysoký měrný povrchVysoký měrný povrch Tepelné opracování při teplotě pouhých Tepelné opracování při teplotě pouhých

500 500 °°CC Pravidelná krystalická zrna (100 nm) z Pravidelná krystalická zrna (100 nm) z

úzkou distribucí velikostíúzkou distribucí velikostí Příprava rychlá, účinná, levnáPříprava rychlá, účinná, levná