北京瑞輻特CTLD-1000熱釋光探測器發(fā)光曲線的探討

（北京瑞輻特輻射測量儀器有限公司）

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1制備工藝

    圖1給出了CTLD系列熱釋光探測器的制備工藝流程圖。

圖1 CTLD系列熱釋光探測器制備工藝流程圖

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

2  熱釋光探測器劑量特性

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

熱釋光探測器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熱釋光探測器不同射線照射的TL發(fā)射光譜。

圖2、LiF:Mg,Ti熱釋光探測器劑量測定峰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。對于γ、β射線其熱釋光光譜在300～600nm內(nèi)，對高LET的α粒子的發(fā)射光譜可擴大到600nm以上，在400nm處有一個峰，在600nm處出現(xiàn)第二個峰。

　　為取得**的探測效率，應(yīng)選擇與熱釋光探測器發(fā)射光譜相匹配的光電倍增管。目前國內(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產(chǎn)生的熱輻射(黑體輻射)信號的影響，在光電倍增管前面裝有一個拒紅外濾光片，濾光片的光譜范圍可根據(jù)實際要求選擇。

2.2 熱釋發(fā)光曲線  熱釋發(fā)光曲線是衡量探測器性能的一個重要指標。熱釋發(fā)光曲線的形狀和探測器的性質(zhì)、激活劑的類型、測量參數(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器具有不同的熱釋發(fā)光曲線，即使是同一種探測器，其發(fā)光曲線也將因制備工藝的差別而有所不同。

   　　實驗采用線性加熱方式測量探測器的熱釋發(fā)光曲線。發(fā)光曲線的峰值溫度通過記錄儀手動打點(將筆抬起放下)的方式記錄。

ａ. LiF:Mg,Ti系列探測器

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

圖3、LiF:Mg,Ti探測器熱釋發(fā)光曲線

探測器規(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熱釋光探測器發(fā)光曲線

探測器規(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熱釋光探測器具有四個發(fā)光峰，其峰值溫度分別為130℃、175℃、200℃、223℃，峰4為劑量測定峰。LiF:Mg,Ti-M熱釋光探測器具有三個發(fā)光峰，其峰值溫度分別為135℃、180℃、226℃，峰3為劑量測定峰。

ｂ. LiF:Mg,Cu,P系列探測器

圖5給出了LiF:Mg,Cu,P探測器的熱釋發(fā)光曲線。

圖5、LiF:Mg,Cu,P探測器熱釋發(fā)光曲線

探測器規(guī)格:Φ4.5×0.8mm  照射劑量:1mGy 加熱速率:2.39℃.s-1

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

ｃ.CaSO4系列熱釋光探測器

圖6給出了CaSO4:Dy(Teflon)探測器的熱釋發(fā)光曲線。

圖6、CaSO4:Dy(Teflon)探測器熱釋發(fā)光曲線

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

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

結(jié)論：熱釋光探測器峰值的確切溫度和讀出器的加熱速率有關(guān)。除此之外還和測量方式 (熱風(fēng)、電加熱)有關(guān)。如采用電加熱方式測量，探測器的發(fā)光溫度還和探測器與加熱盤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。

熱釋光探測器具有不同深度的陷阱，對應(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。對用于劑量測量的熱釋光探測器，其發(fā)光峰越少越好。劑量測定峰應(yīng)和低溫峰、高溫峰區(qū)分開。劑量測定峰的溫度不易太高、太低，一般測定峰的溫度在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)信號的干擾。