北京瑞輻特CTLD450B自動(dòng)熱釋光劑量?jī)x采用氟化鋰熱釋光劑量片發(fā)光曲線的改善研究

1、采用儀器及熱釋光劑量片制備工藝

    圖1給出了CTLD系列氟化鋰熱釋光劑量片的制備工藝流程圖。

圖1 CTLD系列熱釋光探測(cè)器制備工藝流程圖

本工藝解決以下難點(diǎn): LiF:Mg,Cu,P熱釋光材料經(jīng)過(guò)熱壓、切片后，其熱釋光特性消失，采取退火工藝，恢復(fù)了探測(cè)器的熱釋光特性；對(duì)熱釋光探測(cè)器進(jìn)行預(yù)處理，提高了LiF:Mg,Cu,P熱釋光材料的穩(wěn)定性；對(duì) LiF:Mg,Ti探測(cè)器制備工藝的進(jìn)行了改進(jìn)；解決了CaSO₄探測(cè)器不易成型及一致性差的問(wèn)題。

2、 熱釋光探測(cè)器劑量特性

2.1 發(fā)射光譜  LiF:Mg,Ti系列(LiF:Mg,Ti、⁶LiF:Mg,Ti、⁷LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M)熱釋光探測(cè)器發(fā)射光譜為300～600nm，其劑量測(cè)定峰峰值為400nm；LiF:Mg,Cu,P系列熱釋光探測(cè)器的劑量測(cè)定峰峰值為350nm；CaSO₄:Dy熱釋光探測(cè)器的發(fā)射光譜范圍為430～495nm、550～620nm，其劑量測(cè)定峰峰值為480nm和570nm。

熱釋光探測(cè)器TL發(fā)射光譜除和材料類型及激活劑有關(guān)外，還和輻射類型有關(guān)。圖2給出了LiF:Mg,Ti熱釋光探測(cè)器不同射線照射的TL發(fā)射光譜。

圖2、LiF:Mg,Ti熱釋光探測(cè)器劑量測(cè)定峰TL發(fā)射光譜A:β(⁹⁰Sr) B:α(²⁴⁴Cm) C:γ(¹³⁷Cs)

從圖中可以看出，LET不同，LiF:Mg,Ti TL發(fā)射光譜有所不同。對(duì)于γ、β射線其熱釋光光譜在300～600nm內(nèi)，對(duì)高LET的α粒子的發(fā)射光譜可擴(kuò)大到600nm以上，在400nm處有一個(gè)峰，在600nm處出現(xiàn)第二個(gè)峰。

　　為取得最佳的探測(cè)效率，應(yīng)選擇與熱釋光探測(cè)器發(fā)射光譜相匹配的光電倍增管。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的讀出器多采用GB-51、52、53型光電倍增管，其光譜響應(yīng)為300～600nm。有的讀出器為了減少加熱盤(pán)產(chǎn)生的熱輻射(黑體輻射)信號(hào)的影響，在光電倍增管前面裝有一個(gè)拒紅外濾光片，濾光片的光譜范圍可根據(jù)實(shí)際要求選擇。

2.2 熱釋發(fā)光曲線  熱釋發(fā)光曲線是衡量探測(cè)器性能的一個(gè)重要指標(biāo)。熱釋發(fā)光曲線的形狀和探測(cè)器的性質(zhì)、激活劑的類型、測(cè)量參數(shù)(加熱速率)、退火條件和射線的種類有關(guān)。不同類型的熱釋光探測(cè)器具有不同的熱釋發(fā)光曲線，即使是同一種探測(cè)器，其發(fā)光曲線也將因制備工藝的差別而有所不同。

   　　實(shí)驗(yàn)采用線性加熱方式測(cè)量探測(cè)器的熱釋發(fā)光曲線。發(fā)光曲線的峰值溫度通過(guò)記錄儀手動(dòng)打點(diǎn)(將筆抬起放下)的方式記錄。

ａ. LiF:Mg,Ti系列探測(cè)器

圖3、4給出LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M探測(cè)器的熱釋發(fā)光曲線。

圖3、LiF:Mg,Ti探測(cè)器熱釋發(fā)光曲線探測(cè)器規(guī)格:3mm×3mm×0.8mm  照射劑量:3mGy  加熱速率: 2.39℃.s^-1

圖4、LiF:Mg,Ti-M熱釋光探測(cè)器發(fā)光曲線

探測(cè)器規(guī)格:3mm×3mm×1.0mm   照射劑量:3mGy   加熱速率:2.39℃.s^-1

從圖中曲線可以看出LiF:Mg,Ti熱釋光探測(cè)器具有四個(gè)發(fā)光峰，其峰值溫度分別為130℃、175℃、200℃、223℃，峰4為劑量測(cè)定峰。LiF:Mg,Ti-M熱釋光探測(cè)器具有三個(gè)發(fā)光峰，其峰值溫度分別為135℃、180℃、226℃，峰3為劑量測(cè)定峰。

ｂ. LiF:Mg,Cu,P系列探測(cè)器

圖5給出了LiF:Mg,Cu,P探測(cè)器的熱釋發(fā)光曲線。

圖5、LiF:Mg,Cu,P探測(cè)器熱釋發(fā)光曲線探測(cè)器規(guī)格:Φ4.5×0.8mm  照射劑量:1mGy 加熱速率:2.39℃.s^-1

圖中曲線有三個(gè)熱釋發(fā)光峰，其峰值溫度分別為134℃、190℃、230℃，峰3為劑量測(cè)定峰。

ｃ.CaSO₄系列熱釋光探測(cè)器圖6給出了CaSO₄:Dy(Teflon)探測(cè)器的熱釋發(fā)光曲線。

圖6、CaSO₄:Dy(Teflon)探測(cè)器熱釋發(fā)光曲線

探測(cè)器規(guī)格:Φ5×0.7mm  照射劑量:3mGy 加熱速率:2.39℃.s^-1

 圖中發(fā)光曲線有兩個(gè)發(fā)光峰，其峰值溫度分別約為145℃和250℃。

結(jié)論：熱釋光探測(cè)器峰值的確切溫度和讀出器的加熱速率有關(guān)。除此之外還和測(cè)量方式 (熱風(fēng)、電加熱)有關(guān)。如采用電加熱方式測(cè)量，探測(cè)器的發(fā)光溫度還和探測(cè)器與加熱盤(pán)的熱接觸等因素有關(guān)。不同讀出器給出的峰值溫度有所差別。

熱釋光探測(cè)器具有不同深度的陷阱，對(duì)應(yīng)于不同深度的陷阱，在發(fā)光曲線上形成不同溫度的發(fā)光峰。對(duì)用于劑量測(cè)量的熱釋光探測(cè)器，其發(fā)光峰越少越好。劑量測(cè)定峰應(yīng)和低溫峰、高溫峰區(qū)分開(kāi)。劑量測(cè)定峰的溫度不易太高、太低，一般測(cè)定峰的溫度在220℃左右較為合適。峰溫太低，發(fā)光峰易受環(huán)境溫度的影響；峰溫太高，發(fā)光峰易受熱輻射(黑體輻射)信號(hào)的干擾。