bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2019-125-7-59-66bsuir-2088Research ArticleСЕКЦИЯ 3. СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ ПРИБОРЫ И СТРУКТУРЫУСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЛЮМИНОФОРНЫХ ЭКРАНОВ ДЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ РАДИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТАADVANCED TECHNOLOGY OF LUMINOPHOR SCREENS FOR SOLID RADIOLUMINESCENT LIGHT SOURCESЗеленинаЕ. В.ZeleninaE. V.

Зеленина Елена Владимировна, аспирант кафедры теоретических основ материаловедения, начальник отдела инновационного развития

190013, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 26

тел. 8-921-406-19-98

Zelenina Elena Vladimirovna, PG student of the Department of Theoretical Foundations of Materials Science, head of the Department of Innovative Development

190013, Russian Federation, Saint-Petersburg, Moskovsky av., 26

tel. 8-921-406-19-98

elena.v.zelenina@gmail.comПечерцеваЕ. А.PechertsevaE. A.

Студент кафедры радиационной технологии, инженер отделения технологии изотопов

190013, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 26

тел. 8-921-406-19-98

Student of the Department of Radiation Technology, engineer of the Department of Isotope Technology

190013, Russian Federation, Saint-Petersburg, Moskovsky av., 26

tel. 8-921-406-19-98

БахметьевВ. В.BakhmetyevV. V.

К.х.н., заведующий лабораторией, доцент кафедры теоретических основ материаловедения

190013, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 26

тел. 8-921-406-19-98

Ph.D., head of Laboratory, Associate Professor, Department of Theoretical Foundations of Materials Science

190013, Russian Federation, Saint-Petersburg, Moskovsky av., 26

tel. 8-921-406-19-98

СычевМ. М.SychovM. M.

Д.т.н., заведующий кафедрой, профессор кафедры теоретических основ материаловедения

190013, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 26

тел. 8-921-406-19-98

D.Sci, head of Department, Professor, Department of Theoretical Foundations of Materials Science

190013, Russian Federation, Saint-Petersburg, Moskovsky av., 26

tel. 8-921-406-19-98

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет); АО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина»Saint-Petersburg State Institute of Technology, Material Science Department; Khlopin Radium InstituteСанкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)Saint-Petersburg State Institute of Technology, Material Science Department20190612201907 (125)Спецвыпуск5966Copyright © Зеленина Е.В., Печерцева Е.А., Бахметьев В.В., Сычев М.М., 20192019Зеленина Е.В., Печерцева Е.А., Бахметьев В.В., Сычев М.М.Zelenina E.V., Pechertseva E.A., Bakhmetyev V.V., Sychov M.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2088

В статье представлена разработка технологии нанесения люминофорных покрытий регулируемой толщины с целью создания твердотельных радиолюминесцентных источников света (ТРИС). Технология ТРИС является альтернативой существующей в настоящее время технологии газонаполненных радиолюминесцентных источников света. Ключевая идея состоит в связывании целевого радионуклида в твердотельной матрице и совмещении ее с люминофором. Вследствие малой длины пробега бета-частиц трития в твердой матрице, технология люминофорных покрытий должна обеспечивать как можно более тесный контакт между люминофором и тритиевым бета-источником. Основными требованиями к люминофорным покрытиям в контексте создания ТРИС являются: прочность закрепления на подложке, равномерность нанесения, радиационная и температурная стойкость. Проведено сравнение различных способов нанесения люминофорных покрытий по их влиянию на рабочие характеристики (яркость и интенсивность) ТРИС. Разработана модифицированная методика осаждения люминофорного покрытия из суспензии в растворе жидкого калиевого стекла на основе золь-гель процесса. Экспериментальным путем установлен оптимальный состав раствора и получены образцы люминофорных покрытий различной толщины на стеклянных подложках. Толщина покрытия регулировалась массой люминофора в суспензии. Представленная методика позволяет осаждать равномерные люминофорные покрытия из суспензии без использования диспергаторов. Была определена оптимальная толщина люминофорного покрытия для достижания максимальной яркости в ТРИС, после чего были изготовлены экспериментальные образцы ТРИС с осаждением люминофорного экрана непосредственно на тритиевый бета-источник. Показано, что предлагаемая технология позволяет получить прочные и равномерные люминофорные покрытия и усовершенствовать технологию ТРИС.

The article observes different methods of coating the phosphor screens on the tritiated titanium matrices for creating the solid-state radioluminescent light sources (SRLS). Technology of SRLS is alternative to the existing technology of the gas-filled radioluminescent light sources. The main idea of SRLS is in bonding the working isotope (tritium) in the solid matrix and combining it with the phosphor. The key problem of SRLS is to provide the closest contact between the tritiated carrier matrix and phosphor screen. The basic requirements for the phosphor screens for SRLS would be the strength of fixation on the plate, uniformity and radiological and thermal stability. There have been made a comparison of various techniques of coating and fixing the phosphor screens by their effect on spectral and brightness characteristics of SRLS. The improved sol-gel technique of suspended sedimentation of phosphor screen from the potassium water glass binder solution was developed. The composition of the solution was established experimentally and we get the strong and uniform experimental prototypes of the glass coated phosphor screens of various thickness. The developed technology allows to deposit the strong and uniform phosphor coatings without using any additional dispersing agents. Screen thickness regulates by the amount of phosphor in the suspension. Also the optimal thickness of the phosphor screen, giving the maximum luminescence intensity was determined. The two laboratory prototypes of solid-state radioluminescent light sources were manufactured by coating the phosphor directly on the tritium β-source.

радиолюминесцентные источники светарадиолюминесценциятритийцинксульфидные люминофорырадиолюминофорыкатодолюминофорызоль-гель методлюминофорные покрытияradioluminescent light sourcesradioluminescencetritiumzinc-sulphideradiophosphorscathodophosphorssol-gel methodphosphor coatingReferencesEllefson R.E. High pressure bulk-phosphor tritium lamps. Technology transfer conference procceedings, 1990, U. S. DOE Washington, DC 20585.Ellefson R.E. High pressure bulk-phosphor tritium lamps. Technology transfer conference procceedings, 1990, U. S. DOE Washington, DC 20585.Bower K.E. Polymers, phosphors, and voltaics for radioisotope microbatteries. 1. New York, CRCPress LLC, 2002.Bower K.E. Polymers, phosphors, and voltaics for radioisotope microbatteries. 1. New York, CRCPress LLC, 2002.Zelenina E.V., Sychov M.M., Kostylev A.I., Ogurtsov K.A. Prospects for the development of tritium-based solidstate radioluminescent light sources. Radiochemistry. 2019; 61:1, DOI: 10.1134/S1066362219010089.Zelenina E.V., Sychov M.M., Kostylev A.I., Ogurtsov K.A. Prospects for the development of tritium-based solidstate radioluminescent light sources. Radiochemistry. 2019; 61:1, DOI: 10.1134/S1066362219010089.Rodnyi P.A. Physical processes in inorganic scintillators. 1. New York, CRCPress LLC, 1997.Rodnyi P.A. Physical processes in inorganic scintillators. 1. New York, CRCPress LLC, 1997.Zelenina E.V., Bakhmetyev V.V., Sychov M.M. Optimized technique of phosphor screens coating for the tritium radioluminescent light sources. IX conf. «Radiochemistry 2018», book of thesis, Saint-Petersburg. 2018. http://radiochemistry2018.ru.Zelenina E.V., Bakhmetyev V.V., Sychov M.M. Optimized technique of phosphor screens coating for the tritium radioluminescent light sources. IX conf. «Radiochemistry 2018», book of thesis, Saint-Petersburg. 2018. http://radiochemistry2018.ru.William M. Yen, Marvin J. Weber. Inorganic phosphors: compositions, preparation, and optical properties. New York, CRCPress LLC, 2004.William M. Yen, Marvin J. Weber. Inorganic phosphors: compositions, preparation, and optical properties. New York, CRCPress LLC, 2004.Tompkins J.A. et al. Tritide based radioluminescent light sources in radioluminescent lighting technology. Technology transfer conference procceedings, 1990, U. S. DOE Washington, DC 20585.Tompkins J.A. et al. Tritide based radioluminescent light sources in radioluminescent lighting technology. Technology transfer conference procceedings, 1990, U. S. DOE Washington, DC 20585.Renschler C.L., Gill J.T., Walko R.J., Ashley C.S., Shepodd T.J., Reed S.1., Malone G.M., Leonard L.E., Ellefson R.E. and Clough R.L. Solid-State radioluminescent lighting. Radiat. Phys. Chem. 1994; 44: 6Renschler C.L., Gill J.T., Walko R.J., Ashley C.S., Shepodd T.J., Reed S.1., Malone G.M., Leonard L.E., Ellefson R.E. and Clough R.L. Solid-State radioluminescent lighting. Radiat. Phys. Chem. 1994; 44: 6Shionoya S., Yen W.M. (Eds.). Phosphor Handbook. 2. New York, CRCPress LLC, 2006.Shionoya S., Yen W.M. (Eds.). Phosphor Handbook. 2. New York, CRCPress LLC, 2006.Baranovsky V.I. Manufacturing technology of receiving electron-beam tubes. 2. Moscow, Energy, 1970.Baranovsky V.I. Manufacturing technology of receiving electron-beam tubes. 2. Moscow, Energy, 1970.Zelenina E., Bakhmetyev V., Pechertseva E., Sychov M.A modified sol-gel technique of phosphor screens preparation for tritium solid-state radioluminescent light sources (SRLS). J. of Sol-Gel Science and Technology. 2019. doi:10.1007/s10971-019-05022-2.Zelenina E., Bakhmetyev V., Pechertseva E., Sychov M.A modified sol-gel technique of phosphor screens preparation for tritium solid-state radioluminescent light sources (SRLS). J. of Sol-Gel Science and Technology. 2019. doi:10.1007/s10971-019-05022-2.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.