ELECTRONIC PARAMAGNETIC RESONANCE AND THERMOLUMINESCENCE OF POLYTETRAFLUOROETHYLENE FOR CONTROL OF RADIATION TECHNOLOGIES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of implementing the high-dose dosimetry method based on a combination of electron paramagnetic resonance (EPR) and thermally stimulated luminescence (TL) phenomena was investigated. Domestically produced polytetrafluoroethylene (PTFE) was used as an ionizing radiation detector. Detector samples were irradiated with accelerated electrons with an energy of 10 MeV with doses from 10 to 50 kGy. After irradiation, the intensities of the EPR and TL signals of each detector were measured. The dependence of the EPR signal intensity on the radiation dose was linear. The TL parameters were equal to: maximum temperature Tm = 164 °C, form factor µg = 0,45, frequency factor S = 4,44·1011 s‒1, activation energy E = 1,14 eV. The spectral composition of TL had a wide band with a luminescence maximum of about 425 nm. The dose dependence of the TL output was also linear in the studied dose range. Annealing of EPR and TL signals occurred in the same temperature range, 160—240 °C. The correlation of dose dependences of normalized intensities of EPR and TL signals, the similarity of their temperature ranges of annealing intensities, indicated that the EPR and TL properties of PTFE detectors are associated with changes in the charge states of the same centers

About the authors

Ekaterina N Vazirova

Ural Federal University

Email: e.n.agdantseva@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6823-9136
Russian Federation, 620002 Yekaterinburg, Mira str., 19

Mikhail Y. Artemov

Ural Federal University

Email: Mikhail.Artyomov@urfu.ru
Russian Federation, 620002 Yekaterinburg, Mira str., 19

Igor I. Milman

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: i.i.milman@urfu.ru
Russian Federation, 620108 Yekaterinburg, S. Kovalevskaya str., 18

Aleksandr I. Surdo

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: surdo@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108 Ekaterinburg, S. Kovalevskaya str. 18

Rinat M. Αbashev

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: abashevrm@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108 Yekaterinburg, S. Kovalevskaya str., 18

References

  1. Stepanenko V.F., Biryukov V.A., Kaprin A.D., Galkin V.N., Ivanov S.A., Kariakin O.B., Mardinskiy Yu.S., Gulidov I.A., Kolyzhenkov T.V., Ivannikov A.I., Borysheva N.B., Skvortsov V.G., Akhmedova U.A., Bogacheva V.V., Petukhov A.D., Yaskova E.K., Khailov A.M., Lepilina O.G., Sanin D.B., Korotkov V.A., Obukhov A.A., Anokhin Yu.N. Intracavitary offline “in vivo” dosimetry for high dose-rate prostate brachytherapy with Ir-192: development of technology and first results of its application // Radiation and Risk. 2017. V. 26. No. 2. P. 72—82. https://doi.org/10.21870/0131-3878-2017-26-2-72-82
  2. Kortov V.S., Milman I.I., Monakhov A.V., Slesarev A.I. Combined TSL-ESR MgO detectors for ionizing and UV radiations // Radiation Protection Dosimetry. 1993. V. 47. Is. 1-4. P. 273—276. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.rpd.a081749
  3. Kortov V.S., Milman I.I., Slesarev A.I., Kijko V.S. New BeO Ceramics for TL ESR Dosimetry // Radiation Protection Dosimetry. 1993. V. 47. Is. 1-4. P. 267—270. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.rpd.a081747
  4. Yukihara E.G., Bos A.J.J., Bilski P., McKeever S.W.S. The quest for new thermoluminescence and optically stimulated luminescence materials: Needs, strategies and pitfalls // Radiation Measurements. 2022. V. 158. No. 106846. P. 1—19. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2022.106846
  5. D’Amorim R.A.P.O., Teixeira M.I., Caldas L.V.E., Souza S.O. Physical, morphological and dosimetric characterization of the Teflon agglutinator to thermoluminescent dosimetry // Journal of Luminescence. 2013. V. 136. P. 186—190. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2012.11.045
  6. Milman I.I., Surdo A.I., Abashev R.M., Tsmokalyuk A.N., Berdenev N.E., Agdantseva E.N., Popova M.A. Polytetrafluorethylene in High-Dose EPR Dosimetry for Monitoring Radiation Technologies // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2019. V. 55. P. 868—874. https://doi.org/10.1134/S106183091911007X
  7. Rokeakh A.I., Artyomov M.Yu. Continuous wave desktop coherent superheterodyne X-band EPR spectrometer // Journal of Magnetic Resonance. 2022. V. 338. No. 107206. P. 1—18. https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107206
  8. Pagonis V., Kitis G., Furetta C. Numerical and practical exercises in thermoluminescence. New York: Springer, 2006. https://doi.org/10.1007/0-387-30090-2
  9. Karakirova Y. Application of Amino Acids for High-Dosage Measurements with Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy // Molecules. 2023. V. 28. Is. 4. No. 1745. P. 1—13. https://doi.org/10.3390/molecules28041745
  10. Chen R., McKeever S.W.S. Theory of Thermoluminescence and Related Phenomena. Singapore: World Scientific, 1997. https://doi.org/10.1142/2781
  11. Yukihara E.G., McKeever S.W.S., Andersen C.E., Bos A.J.J., Bailiff I.K., Yoshimura E.M., Sawakuchi G.O., Bossin L., Christensen J.B. Luminescence dosimetry // Nature Reviews Methods Primers. 2022. V. 2. No. 26. P. 1—21. https://doi.org/10.1038/s43586-022-00102-0
  12. Demol G., Paulmier T., Payan, D. Characterization of Charge Traps Properties in Space Used Fluoropolymers Through Thermo-Stimulated Electrical Methods // IEEE Transaction on Plasma Science. 2023. V. 51. Is. 9. P. 2530—2537. https://doi.org/10.1109/TPS.2023.3255300
  13. Vazirova E.N., Milman I.I., Surdo A.I., Abashev R.M. RF Patent No. 2816340. 2024.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».