КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-73-00083
НазваниеСоздание новых материалов на основе борофосфата натрия для высокоэффективных дозиметрических детекторов универсального назначения
Руководитель Калинкин Михаил Олегович, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №110 - Конкурс 2025 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов
Ключевые слова Борофосфаты, термолюминесценция, оптически стимулированная люминесценция, дефекты, РЗЭ, дозиметрия, ионизирующее излучение
Код ГРНТИ31.15.19
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на создание новых материалов для персональной твердотельной люминесцентной дозиметрии, разработку теоретических основ их получения и на установление закономерностей, связывающих дозиметрические характеристики с химическим составом, структурой и дефектностью материалов.
В качестве объектов исследования выбраны чистый и допированный редкоземельными и переходными элементами борофосфат натрия.
Актуальность данных исследований обусловлена необходимостью поиска новых материалов для радиационной дозиметрии в связи с широким распространением источников ионизирующего излучения как в повседневной жизни человека, так и во всех областях его деятельности. Дозиметры, основанные на явлении оптически- и термически стимулированная люминесценции, востребованы, поскольку они позволяют адекватно оценивать дозу ионизирующего излучения, полученную организмом человека, в накопительном режиме. К материалу детектора для люминесцентной дозиметрии предъявляется комплекс определённых требований – это высокая чувствительность, широкий диапазон регистрируемых доз, тканеэквивалентность, малый фединг и др. К настоящему времени предложено большое число таких материалов, обладающих достаточно хорошим, но не идеальным сочетанием функциональных свойств. Несмотря на то, что специалисты дозиметрических служб научились справляться с недостатками существующих детекторов, поиск новых материалов с улучшенными свойствами не прекращается и является актуальной задачей.
Научная новизна предлагаемых в рамках проекта решений заключается в использовании в качестве оптической матрицы для персональной люминесцентной дозиметрии новой фазы Na5B2P3O13, которая ранее в этом качестве не рассматривалась. Предварительные исследования, проведенные автором данного проекта, показали её высокую эффективность и перспективность для создания материалов детекторов для ТСЛ и ОСЛ дозиметрии. Важной особенностью борофосфата натрия является наличие в его составе двух анионных группировок, при котором высокая термическая и химическая стабильность, характерная для фосфатов, сочетается с прозрачностью в широком диапазоне длин волн и низкой температурой синтеза, свойственными боратам.
Важной особенностью данного проекта является использование оригинального подхода по созданию высокоэффективных люминесцентных дозиметрических материалов, разработанного ранее авторами заявляемого проекта. В рамках этого подхода увеличение чувствительности дозиметрического материала достигается за счет введения в структуру редкоземельного элемента, который выступает в роли сенсибилизатора и передает энергию, аккумулированную при ионизирующем облучении, дефектам матрицы, с последующим их высвечивании при дополнительной термической или оптической стимуляции. Новой задачей является адаптация предложенного подхода к новому объекту Na5B2P3O13.
Дополнительная задача, которую планируется решить в рамках настоящего проекта, является придание борофосфату натрия чувствительности к нейтронному излучению путем его обогащения нерадиоактивным изотопом 10B. Это позволит предложить материал для детектора универсального назначения.
По результатам исследования будут сделаны выводы о механизмах стимулированной люминесценции в борофосфате натрия, а также предложены составы, перспективные для практического применения в дозиметрических устройствах.
Ожидаемые результаты
Впервые будут разработаны способы получения чистого и допированного борофосфата натрия, в том числе обогащенного изотопом 10B, различными методами.
Впервые будут получены данные об электронном строении, чистого и допированного борофосфата натрия. Будут сделаны выводы о природе ловушек, обеспечивающих полезный дозиметрический сигнал.
Будут сделаны выводы о связи величины дозиметрического отклика на разные виды ионизирующего излучения с дефектностью материала.
Будет сделан вывод о возможности реализации в борофосфатах механизма переноса энергии, аккумулированной при облучении, от допанта к дефектам матрицы. Реализация этого механизма термолюминесценции в допированных фосфатах и боратах, как показано авторами ранее, расширяет возможности создания высокоэффективных материалов для твердотельных дозиметров гамма и рентгеновского излучения.
Значимость предполагаемых результатов определяется тем, что на их основе будут выработаны рекомендации по созданию новых высокоэффективных детекторов ионизирующего излучения.
Предполагаемые результаты соответствуют мировому уровню исследований, они будут отражены в публикациях в международных журналах и доложены на конференциях.