Los químicos de la Universidad RUDN han estudiado el mecanismo de inestabilidad de radiación de los termoluminóforos basados ​​en tetraborato de litio, que se utilizan para la fabricación de dosímetros de radiación. Descubrieron que las propiedades de los materiales se deterioran debido a la ruptura de enlaces químicos en la estructura de boro-oxígeno y la formación de grupos de manganeso. que se añadió al tetraborato de litio para que pudiera exhibir sus propiedades. El trabajo fue publicado en la revista Mediciones de radiación .

El tetraborato de litio fue el primer dosímetro de radiación termoluminiscente de material, muy sensible a los rayos X, Radiación gamma y beta. Cuando la radiación ionizante ingresa a un dosímetro termoluminiscente, "almacena" la energía absorbida debido al salto de electrones a niveles de energía más altos. Cuando se calienta por encima de una cierta temperatura, los electrones emiten energía previamente absorbida, y el dosímetro comienza a brillar. La intensidad de la luz es proporcional a la cantidad de radiación absorbida.

Para hacer que el tetraborato de litio sea capaz de esto, impurezas de manganeso, se le introduce plata u otros metales, que actúan como trampas para aquellos electrones que fueron excitados por radiación ionizante. Pero debido a estas impurezas, la resistencia a la radiación de la sustancia disminuye. No se ha sabido por qué hasta ahora.

El químico de la Universidad RUDN Alexander Zubov y sus colegas compararon muestras de cerámica basadas en tetraborato de litio con impurezas de manganeso, cobre, zinc, estaño y berilio. Resultó que la estabilidad de radiación de la sustancia se está deteriorando debido a la ruptura de enlaces químicos en la estructura de boro-oxígeno. Y mientras que la red de boro-oxígeno en una sustancia pura es capaz de restaurarse durante el calentamiento, la introducción de manganeso interfiere con este proceso.

Cuanto más uniformemente se distribuya el manganeso en la estructura del tetraborato de litio, menor impacto negativo tiene sobre la estabilidad de radiación del material. El cobre y el estaño evitan la acumulación de manganeso, formando complejos ligados con él, evitando así que "migre" y se "pegue" a la red cristalina durante la recarga del dosímetro. Es más, cerámica con adición de estaño, a diferencia del cobre, también tienen propiedades termoluminiscentes que permiten un uso eficaz en dosimetría.

Es necesario comprender los procesos fisicoquímicos que ocurren durante la irradiación de un material para crear nuevos materiales resistentes a la radiación. Los químicos de la Universidad RUDN no solo pudieron explicar el mecanismo de destrucción por radiación del tetraborato de litio, sino también aplicar los nuevos conocimientos para crear un material con una mejor composición, que luego se puede utilizar en dosímetros de radiación de bolsillo avanzados. Además, los autores argumentan que su enfoque experimental, que implica la detección de manganeso agrupado en la estructura del tetraborato de litio, se puede utilizar como una nueva forma eficaz de certificar la resistencia a la radiación de los dosímetros termoluminiscentes.