Эффективное обнаружение радиоактивных газов с помощью сцинтиллирующих пористых металлоорганических каркасов

Природные и антропогенные газообразные радионуклиды, такие как радон, ксенон, а также изотопы водорода и криптона, необходимо контролировать для их использования или учета в качестве патогенных агентов, радиоактивных диагностических агентов или индикаторов ядерной активности. Современные детекторы на основе жидких сцинтилляторов требуют трудоемкой подготовки и характеризуются ограниченной растворимостью газов, что снижает точность измерений. Актуальная задача заключается в поиске твердых сцинтиллирующих материалов, способных одновременно концентрировать радиоактивные газы и эффективно генерировать видимый свет, регистрируемый с высокой чувствительностью. Высокая пористость металлоорганических каркасов (MOF) в сочетании с использованием сцинтиллирующих структурных блоков позволяет удовлетворить этим требованиям. Мы демонстрируем способность металлоорганического каркаса на основе гафния, содержащего дикарбокси-9,10-дифенилантрацен в качестве сопряженного сцинтиллирующего лиганда, обнаруживать газообразные радионуклиды. Металлоорганические каркасы характеризуются быстрой сцинтилляцией, выходом флуоресценции около 40% и доступной пористостью, подходящей для размещения атомов и ионов благородных газов. Адсорбция и обнаружение радионуклидов 85Kr, 222Rn и 3H исследованы с помощью нового устройства, основанного на методе временных совпадений. Кристаллический порошок металлоорганического каркаса продемонстрировал повышенную чувствительность и линейный отклик вплоть до уровня радиоактивности ниже 1 кБк м−3 для 85Kr, превзойдя коммерческие устройства. Эти результаты подтверждают перспективность использования сцинтиллирующих пористых MOF для создания чувствительных детекторов природных и антропогенных радионуклидов.