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Optical electron beam dosimetry with ceramic phosphors as passive sensor material for broad dose ranges

Anorganische Leuchtstoffe als passive Sensormaterialien für die optische Elektronenstrahl-Dosimetrie
 
: Reitzig, Manuela; Goodband, Rachel; Schuster, Christiane; Härtling, Thomas

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Technisches Messen : TM 83 (2016), Nr.3, S.171-179
ISSN: 0340-837X
ISSN: 0171-8096 (Print)
ISSN: 2196-7113 (Online)
Englisch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IKTS ()
optical dosimetry; high-energy radiation; ceramic phosphors

Abstract
Inorganic (ceramic) phosphors show distinct luminescence emission features upon infrared or ultraviolet excitation which in some cases depend on the history of the material. In particular, we observed the temporal luminescence behaviour of sodium yttrium fluoride (NaYF4) to change upon exposure to accelerated electrons. Hence, the material can be used as an optical dosimetry material for high-energy radiation. In this contribution we summarize our investigations of the optical property changes induced by electron beam treatment and present new data concerning the stability of the optical interrogation process. As a result, we find a broad dose range (0 to 150 kGy) to be addressable with the NaYF4. The highest dose sensitivity occurs between 0 and 50 kGy which makes the material a promising candidate for optical dosimetry below 5kGy, a dose range addressed so far only with more complex non-optical systems. Its high stability under ambient conditions further corroborates a potential application of the material for industrial dosimetry.

 

Anorganische Leuchtstoffe zeigen nach Anregung mit ultraviolettem oder infrarotem Licht spezifische Emissionseigenschaften, welche teilweise von der Materialhistorie abhängen. Konkret beschreibt dieser Beitrag die Änderung der Lumineszenzabklingzeit von Natriumyttriumfluorid (NaYF4) nach Exposition des Leuchtstoffs gegen Elektronenstrahlung. Die Änderungen sind dosisabhängig, so dass der Leuchtstoff als optisches Dosimetermaterial eingesetzt werden kann. In diesem Artikel fassen wir unsere Untersuchungen dieser Dosisabhängigkeit zusammen und zeigen neue Ergebnisse zur Stabilität des optischen Abfrageverfahrens. Es zeigt sich, dass NaYF4 über einen großen Dosisbereich hinweg einsetzbar ist (0 bis 150 kGy), wobei die höchste Sensitivität im Bereich zwischen 0 und 50 kGy auftritt. Das Material ist daher ein vielversprechender Kandidat für die optische Dosimetrie im Bereich unter 5 kGy. Dieser Bereich kann bisher nur mit komplexeren, nicht-optischen Verfahren abgedeckt werden. Die hohe Stabilität von NaYF4 unter Umgebungsbedingungen befördert außerdem die Eignung für industrielle Dosimetrieanwendungen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-382421.html