熱釋光輻射劑量測(cè)量

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1、熱釋光輻射劑量測(cè)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(cè)量?jī)x的工作原理，并掌握熱釋光測(cè)量?jī)x的正確使用方法；2、測(cè)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(cè)量Al2O3:C元件的劑量響應(yīng)曲線；5、測(cè)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?jī)?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(lái)，這種現(xiàn)象稱為熱釋發(fā)光。具有

2、熱釋發(fā)光特性的物質(zhì)稱為熱釋光磷光體（簡(jiǎn)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(cè)量熱釋光的強(qiáng)度就可以探測(cè)輻射及確定輻射劑量。2、發(fā)光強(qiáng)度曲

3、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。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(lái)，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(duì)于輻射劑量測(cè)量的熱釋光磷光體，要求發(fā)光曲線盡量簡(jiǎn)單，并且主峰溫度要適中。locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedo

4、ntheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame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。很高溫度下的峰是紅

5、外輻射的貢獻(xiàn)，不適宜用作劑量測(cè)量。對(duì)LiF元件通常測(cè)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(cè)量發(fā)光強(qiáng)度一般有兩種方法：（1）峰高法：測(cè)量發(fā)光曲線中峰的高度。這一方法具有測(cè)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(guò)程的重復(fù)性對(duì)測(cè)量帶來(lái)的影響比較大。（2）光和法：測(cè)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(guò)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(cè)量發(fā)光曲線中一部分面積的

6、方法（窗戶測(cè)量法）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(cè)量中必須選擇合適的“測(cè)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(cè)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(duì)

7、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(guò)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(duì)能量的依賴性很小。（4）衰退：指受過(guò)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(cè)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(jiàn)光、紫外

8、光的作用下可產(chǎn)生衰退和假劑量?jī)煞N效應(yīng)。它的強(qiáng)弱與磷光體的種類、輻照歷史等有關(guān)，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(cè)量加熱過(guò)程或者長(zhǎng)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(cè)器在相同退火、照射和測(cè)量條件下，熱釋光靈敏度的相對(duì)偏差（以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示）。實(shí)際上，它除了與探測(cè)器靈敏度的