利用熱釋光劑量探測器測量γ射線劑量

1、1實驗四：利用熱釋光劑量探測器實驗四：利用熱釋光劑量探測器thermoluminescentdetect(TLD)測量γ射線的累積劑量測量γ射線的累積劑量一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?、了解LiF(Mg，Cu，P)熱釋光材料用于劑量測量的原理及特性；2、掌握使用熱釋光劑量計測量個人劑量、環(huán)境劑量的基本原理和過程；3、掌握熱釋光相關(guān)儀器的組成和基本使用方法；二、實驗原理二、實驗原理1、能帶理論、能帶理論按照能帶理論，晶體物質(zhì)晶體物質(zhì)的電子能級

2、屬于兩種能帶：處于基態(tài)的已被電子占滿的允許能帶，稱為滿帶滿帶；沒有電子填入或尚未填滿的容許能帶，稱為導(dǎo)帶導(dǎo)帶。它們被一定寬度的禁帶所隔開。在晶體中，由于存在雜質(zhì)原子以及有原子或離子的缺位和結(jié)構(gòu)位錯等，從而造成晶體結(jié)構(gòu)上的缺陷。這些缺陷破壞了電中性，形成了局部電荷中心，它們能吸引和束縛電荷，在能帶圖上，也就是相當(dāng)于在禁帶中存在一些孤立的局部能級。在靠近導(dǎo)帶下面的局部能級能夠吸附電子，又稱為陷阱陷阱；在靠近滿帶上面的局部能級能夠吸附空穴，稱

3、為激發(fā)能級發(fā)能級。在沒有受到輻射照射前，電子陷阱是空著的，而激活能級是填滿電子的，具體見圖1。導(dǎo)帶陷阱禁帶激活能級價帶導(dǎo)帶陷阱禁帶激活能級價帶H中心①②F中心空穴電子導(dǎo)帶禁帶價帶①②③④⑴⑵⑶⑤陷阱激活能級圖1、晶體能帶圖圖2、F、H中心的形成圖3、熱釋光發(fā)光機(jī)理當(dāng)輻射如γ、X、β射線照射晶體時，產(chǎn)生電離或激發(fā)，使價帶或激發(fā)能級中的電子受激而進(jìn)入導(dǎo)帶成為自由電子（圖2過程①），同時在價帶或激發(fā)能級中產(chǎn)生空穴，根據(jù)能量最小原則，這些空穴落

4、入激活能級的概率最大，俘獲了空穴的激活能級稱為H中心。類似3103R的照射量，熱釋光與照射量(吸收劑量)之間有較好的線形關(guān)系，如下圖5，其它溫度峰的熱釋光峰或因不穩(wěn)定(低溫峰)，或靈敏度太低，或因線性不好而很少采用。圖5、照射量與LiF:MgTi探測器響應(yīng)的關(guān)系從圖5中可以看到，對于LiF(Mg，Ti)熱釋光材料來講，照射量小于103R時呈現(xiàn)良好的線性響應(yīng)性響應(yīng)，而當(dāng)照射量超過2105R時將會出現(xiàn)超線性響應(yīng)超線性響應(yīng)。對于GR200型圓

5、片，從圖4和本小節(jié)敘述可知，在實際測量過程中，采用240℃左右的主發(fā)光峰可以得到較為精確的測量結(jié)果，對GR200圓片型探測器，廠家已經(jīng)給出了合適的測量步驟。2.4、飽和與負(fù)感、飽和與負(fù)感從圖5可知，熱釋光響應(yīng)在超線性之后將出現(xiàn)飽和現(xiàn)象(105~5106R)，在飽和之后會出現(xiàn)隨照射量的增加而熱釋光減弱的負(fù)感現(xiàn)象負(fù)感現(xiàn)象，因此對于不同的熱釋光材料，一定要遵守給出的照射限定區(qū)間，否則將會得到差別甚大甚至錯誤的結(jié)果。2.5、靈敏度、靈敏度熱釋光

6、探測器的靈敏度是指每戈瑞(Gy)或拉德(Rad)熱釋光吸收的劑量的熱釋光響應(yīng)值。由于熱釋光是一種相對測量相對測量，因此我們并不關(guān)心熱釋光的絕對發(fā)光量，而通常是用“校準(zhǔn)光源”確定測量儀器的工作狀態(tài)后，對接受一定照射量的熱釋光進(jìn)行測量，各處特定條件下的刻度系數(shù)來表示其靈敏度。以LiF(Mg，Ti)(TLD100)為標(biāo)準(zhǔn)，其它類型的熱釋光探測器的靈敏度與LiF(Mg，Ti)(TLD100)比較后得到的值即為相對靈敏度相對靈敏度。2.6、LET