Application of YAG:Ce and LuAG:Ce crystals as thermoluminescent detectors for monitoring the activity of liquid radioactive sources at the Oncology Center in Bydgoszcz, Poland

W niniejszej pracy przedstawiamy monokryształy granatu Y₃Al₅O₁₂ domieszkowanego jonami Ce³⁺ (YAG:Ce), o średniej gęstości i efektywnej liczbie atomowej (ρ = 4,5 g/cm³, Zeff = 35), oraz granatu Lu₃Al₅O₁₂ (LuAG:Ce), o wysokich wartościach ρ = 6,7 g/cm³ i Zeff = 61, jako obiecujące materiały dozymetryczne do detekcji promieniowania ze ciekłych źródeł promieniotwórczych, takich jak 99mTc (promieniowanie γ), 90Y (cząstki β) oraz 223Ra (cząstki α).Kryształy te w ostatnim czasie zyskały uznanie jako efektywne materiały termoluminescencyjne (TL) do zastosowań w radioterapii, dzięki doskonałej stabilności radiacyjnej, wysokiej odpowiedzi TL oraz korzystnemu położeniu głównych pików TL w zakresie około 250–290 °C. Ich wysoka odporność chemiczna na bezpośredni kontakt z cieczami i parami, w tym substancjami agresywnymi, skłoniła nas do zbadania możliwości ich wykorzystania jako detektorów TL do monitorowania aktywności w ciekłych źródłach promieniotwórczych w ośrodkach onkologicznych oraz innych jednostkach stosujących radiofarmaceutyki.Wstępne wyniki wskazują, że detektor krystaliczny YAG:Ce, o średniej gęstości i Zeff, jest bardziej odpowiedni do detekcji wysokich poziomów aktywności (od 29,6 GBq do 2,3 GBq) ze źródła promieniowania γ 99mTc. Natomiast detektor krystaliczny LuAG:Ce, o wyższej gęstości i Zeff, wykazał większą czułość przy detekcji średnich i niskich poziomów aktywności (od 232 MBq do 6,6 MBq).Zarówno detektory krystaliczne YAG:Ce, jak i LuAG:Ce wykazały również bardzo wysoką odpowiedź TL po ekspozycji na cząstki β ze źródła 90Y o aktywności 19,6–6,2 MBq oraz na cząstki α ze źródła 223Ra o aktywności 2,23–2,13 MBq. Wyniki te potwierdzają, że detektory pozostają funkcjonalne i czułe podczas ekspozycji na różne rodzaje promieniowania w fazie ciekłej, co podkreśla ich potencjał zastosowania w szerokim zakresie aplikacji medycyny nuklearnej i dozymetrii radiofarmaceutyków.