熱釋光輻射劑量測量

《熱釋光輻射劑量測量》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、熱釋光輻射劑量測量學(xué)院:理工學(xué)院專業(yè):核工程與核技術(shù)學(xué)號(hào):08345002實(shí)驗(yàn)人:賴滔合作者:麥宇華一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解熱釋光測量儀的工作原理，并掌握熱釋光測量儀的正確使用方法；2、測量分析Al2O3:C元件的發(fā)光曲線，了解發(fā)光曲線的意義；3、了解熱釋光劑量計(jì)的溫度穩(wěn)定性；4、測量Al2O3:C元件的劑量響應(yīng)曲線；5、測量未知?jiǎng)┝康臒後尮馇€，確定其照射劑量。二、實(shí)驗(yàn)原理1、熱釋光物質(zhì)收到電離輻射等作用后，將輻射能量儲(chǔ)存于陷阱中。當(dāng)加熱時(shí)，陷阱中的能量便以光的形式釋放出來，這種現(xiàn)象稱為熱釋發(fā)光。具有熱釋發(fā)光特性的物質(zhì)稱為熱釋光磷

2、光體（簡稱磷光體），如錳激活的硫酸鈣[CaSO4(Mn)]、鎂鈦激活的氟化鋰[LiF(Mg、Ti)]、氧化鈹[BeO]等。磷光體的發(fā)光機(jī)制可以用固體的能帶理論解釋。假設(shè)磷光體內(nèi)只存在一種陷阱，并且忽略電子的多次俘獲，則熱釋光的強(qiáng)度I為：I=nSexp(-εkT)這里，S為一常數(shù)，k是波爾茲曼常數(shù)，T是加熱溫度(K)，n是所在考慮時(shí)刻陷阱能級(jí)ε上的電子數(shù)。強(qiáng)度I與磷光體所吸收的輻射能量成正比，因此通常用光電倍增管測量熱釋光的強(qiáng)度就可以探測輻射及確定輻射劑量。2、發(fā)光強(qiáng)度曲線熱釋光的強(qiáng)度與加熱溫度（或加熱時(shí)間）的關(guān)系曲線叫做發(fā)光曲線

3、。如圖1所示。警惕受熱時(shí)，電子首先由較淺的陷阱中釋放出來，當(dāng)這些陷阱中儲(chǔ)存的電子全部釋放完時(shí)，光強(qiáng)度減小，形成圖中的第一個(gè)峰。隨著加熱溫度的增高，較深的陷阱中的電子被釋放，又形成了圖中其它的峰。發(fā)光曲線的形狀與材料性質(zhì)、加熱速度、熱處理工藝和射線種類等有關(guān)。對于輻射劑量測量的熱釋光磷光體，要求發(fā)光曲線盡量簡單，并且主峰溫度要適中。發(fā)光曲線下的面積叫做發(fā)光總額。同一種磷光體，若接受的照射量一定，則發(fā)光總額是一個(gè)常數(shù)。因此，原則上可以用任何一個(gè)峰的積分強(qiáng)度確定劑量。但是低溫峰一般不穩(wěn)定，有嚴(yán)重的衰退現(xiàn)象，必須在預(yù)熱階段予以消除。很高

4、溫度下的峰是紅外輻射的貢獻(xiàn)，不適宜用作劑量測量。對LiF元件通常測量的是210°C下的第五個(gè)峰。另外，劑量也可以與峰的高度相聯(lián)系。所以測量發(fā)光強(qiáng)度一般有兩種方法：（1）峰高法：測量發(fā)光曲線中峰的高度。這一方法具有測速快、衰退影響小、本底熒光和熱輻射本底干擾小等優(yōu)點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)是，因?yàn)榉宓母叨仁羌訜崴俣鹊暮瘮?shù)，所以加熱速度和加熱過程的重復(fù)性對測量帶來的影響比較大。（2）光和法：測量發(fā)光曲線下的面積，亦稱面積法。這這一方法受升溫速度和加熱過程重復(fù)性的影響小，可以采用較高的升溫速度，并可采用測量發(fā)光曲線中一部分面積的方法（窗戶測量法

5、）消除低溫峰及噪聲本底的影響。它的主要缺點(diǎn)是受“假熒光”熱釋光本底及殘余劑量干擾較大。所以在測量中必須選擇合適的“測量”階段和“退火”階段的溫度。合理地選擇各階段持續(xù)時(shí)間，以保證磷光體各個(gè)部分的溫度達(dá)到平衡，以利于充分釋放儲(chǔ)存的輻射能量。1、熱釋光探測器的劑量學(xué)特性（1）靈敏度：指單位照射量的熱釋光響應(yīng)。它與元件熱時(shí)光材料性質(zhì)和含量、激活劑種類、射線能量和入射方向、熱處理?xiàng)l件等有關(guān)。一般原子序數(shù)較高的元件，靈敏度提高。（2）照射量相應(yīng)：在照射量10-3侖-103侖范圍內(nèi)，許多磷光體對輻射的響應(yīng)是線性的。當(dāng)照射量更大時(shí)，常出現(xiàn)非線

6、性現(xiàn)象。（3）能量相應(yīng)：即熱釋光靈敏度與輻照能量的依賴關(guān)系。它與元件材料的原子序數(shù)、顆粒度、射線種類有關(guān)。一般原子序數(shù)高的元件比原子序數(shù)低的元件能量響應(yīng)差，因此使用時(shí)需要外加過濾器進(jìn)行能量補(bǔ)償。LiF元件在能量大于30keV情況下，在25%的精度內(nèi)對能量的依賴性很小。（4）衰退：指受過輻照的磷光體，熱釋光會(huì)自行減弱。衰退的快慢與磷光體種類、環(huán)境溫度、光照等因素有關(guān)。如果測量LiF的主峰，在室溫下可以保存幾十天。（5）光效應(yīng)：指磷光體的熱釋光在可見光、紫外光的作用下可產(chǎn)生衰退和假劑量兩種效應(yīng)。它的強(qiáng)弱與磷光體的種類、輻照歷史等有關(guān)

7、，如LiF的光效應(yīng)小，而MgSiO4(Tb)的光效應(yīng)比較大，所以在使用中應(yīng)注意光屏蔽。（6）重復(fù)性：熱釋光元件可以重復(fù)使用，但發(fā)光曲線形狀、靈敏度等在測量加熱過程或者長期存放中會(huì)發(fā)生改變，因此在重復(fù)使用時(shí)，一般需進(jìn)行退火即再生，退貨條件必須認(rèn)真選擇，并定期進(jìn)行刻度。（7）分散性：指同一批探測器在相同退火、照射和測量條件下，熱釋光靈敏度的相對偏差（以百分?jǐn)?shù)來表示）。實(shí)際上，它除了與探測器靈敏度的分散性和重復(fù)性有關(guān)外，還包括了測量系統(tǒng)的漲落和操作的不重復(fù)性。因此，使用前應(yīng)進(jìn)行探測器分散性的篩選，分組作出修正系數(shù)。在測量過程中還應(yīng)盡量

8、保證測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作技術(shù)的重復(fù)性。（8）本底：通常將未經(jīng)人為輻照的元件的測量值統(tǒng)稱為本底（或“假熒光”）。它包括元件表面與空氣中水汽或有機(jī)雜質(zhì)接觸產(chǎn)生的化學(xué)熱釋光和摩擦產(chǎn)生的摩擦熱釋光。它與材料的種類和使用條件有關(guān)，因此，必須注意保持元件和加熱盤的清潔。在