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Bi2O3-SiO2-GeO2 유리의 특성

전문가 제언: ○ 신틸레이터는 감마선, 엑스선 혹은 중성자와 같은 방사선 에너지를 흡수하여 가시광자로 전환한다. 즉 방사선 에너지를 흡수한 물질 들뜬 상태 혹은 전리 상태로 되었다가 가시광이나 자외선을 방출한다. 신틸레이터 재료에는 결정, 유리, 분말, 세라믹스, 플라스틱, 액체, 기체 등 여러 가지 형태로 존재한다.

○ 유기 결정은 벤젠 고리가 몇 개 연결된 방향족 탄화수소 화합물로 발광 시간은 수 나노초이며 가공이 어렵고 크게 성장할 수 없어서 사용이 제한된다. 유기 액체는 몇 가지 형광 물질을 유기 용매에 녹인 용액으로 산화 방지를 위해 밀봉해야 할 경우가 있다. 플라스틱은 유기 발광물질을 고분자 매트릭스에 녹인 것으로 취급과 가공이 쉽다. 알파선이나 베타선에는 적합하지만, 감마선에는 적합하지 않을 경우가 있다.

○ 무기질 결정은 높은 에너지의 감마선 검출 능이 뛰어나며 다결정 세라믹스는 값이 싼 재료를 제공할 수 있다. 무기질 결정은 대부분 활성을 돕기 위하여 첨가제가 필요하든가 조해성이 있는 물질도 있다. 또 대표적인 유리 신틸레이터는 세륨을 활성제로 첨가한 리튬 혹은 붕소 규산염이다. 리튬이 붕소보다 출력이 더 커서 많이 사용된다.

○ 비스무트 이온이 활성제가 필요 없는 발광 중심이며 섬광 특성이 높은 Bi2O3-GeO2계와 방사선 저항력이 높은 Bi2O3-SiO2계의 특성을 모두 살린 Bi2O3-GeO2-SiO2 3 성분계 결정화 유리에서 방사선에 대한 저항성이 매우 높고 섬광 특성이 좋은 물질을 얻을 수 있다고 생각하였다. 결정화 유리의 균질도를 높이고 연한 색을 얻기 위하여 2단계로 용융하여 좋은 결과를 얻었다.

○ 균질도를 높이기 위하여 한번 용융한 유리를 분쇄한 후 다시 녹이는 번거로운 작업을 거쳤다. 액체 원료를 사용하는 졸-겔법을 이용하면 여러 단계 작업을 거치지 않고 균질도가 높은 결정화 유리를 얻을 수 있을 것이다. 두 가지 방법을 실험하여 그 장단점을 비교해 볼 필요가 있다고 생각한다.

저자: S. V. Krasilnikov and N. G. Gorashchenko
자료유형: 학술정보