Термостимулированная люминесценция твердых тел: Учебное пособие, страница 12

Сульфат кальция, активированный самарием, CaSO₄ – Sm

Кривая высвечивания обычно имеет три максимума, причем средний пик очень слабый, а последний содержит 70-90% всей светосуммы. Расположение пиков соответствует длинам волн 560, 595 и 620 нм. Максимальный пик соответствует очень глубоким ловушкам (t₀ = 400°С), что делает дозиметр устойчивым к высоким температурам. Однако без специальной обработки люминесценция заметно затухает в первоначальный момент. Чтобы избежать этого, необходимо перед измерением дозиметр прогреть. Пропорциональность световыхода наблюдается лишь при небольших значениях экспозиционной дозы (до 100 Р). Выше этого значения световыход растет несколько быстрее, чем доза, но затем наступает обычный эффект насыщения. Разные исследователи указывают различные практические пределы измерения. Во всяком случае дозиметр применим для работы в диапазоне экспозиционной дозы 10 - 10⁴ Р. Минимальное значение дозы, которое указывается отдельными исследователями, составляет 0,1 Р.

Наибольшее распространение в качестве чувствительных элементов ТЛД получили люминофоры на основе LiF, CaF₂-Mn, a-Al₂O₃ и термолюминесцентные стекла.

    Алюмофосфатные стекла (ИКС дозиметры)

Разработанные ранее в СССР ТЛД на основе алюмофосфатных стекол (ИКС дозиметры) имеют практические пределы измеряемой поглощенной дозы 0,02—10⁴ рад. Энергетическая зависимость чувствительности дозиметров ИКС с компенсирующими фильтрами составляет ±20% для энергий фотонов выше 35 кэВ, то есть в рентгеновской области спектра.

Разработки в области применения ТЛД направлены на повышение чувствительности, снижение ее энергетической зависимости, уменьшение фединга, автоматизацию процесса измерения. Исследования показывают применимость ТЛД для измерения дозы до 1 мрад. Фединг, определяемый потерей дозиметрической информации за 1 месяц при комнатной температуре лучшими дозиметрами на основе LiF, укладывается в пределы до 1 %, а на основе CaSO₄ - до 10%. Для ИКС фединг в течение месяца не обнаруживается. Один из способов уменьшения фединга - специальная температурная обработка дозиметра, снимающая второстепенные пики в спектре термолюминесценции. На фединг влияет также технология изготовления люминофора.

Фотолюминесцентные дозиметры обычно применяются в виде люминесцирующих стекол. Их дозиметрические свойства характеризуются следующими показателями: нижний предел измерения 50 мрад, энергетическая зависимость чувствительности относительно тканеэквивалентного материала до 10%, область энергий фотонного излучения (с компенсирующим фильтром) 40 кэВ—3 МэВ, фединг примерно 1% за месяц.

В дозиметрии могут быть использованы также детекторы, основанные на явлении экзоэлектронной эмиссии. Кинетика процесса в экзоэлектронных детекторах схожа с кинетикой процесса в ТЛД. Электроны, попавшие под действием ионизирующего излучения в зону проводимости, затем захватываются локальными уровнями в запрещенной зоне (см. рис. 1). При дополнительном возбуждении электроны покидают ловушки и попадают снова в зону проводимости. Другими словами, они оказываются свободными со значениями энергии, определяемыми шириной зоны проводимости. В этом состоянии часть электронов может обладать энергией, достаточной, чтобы покинуть кристалл. Число вышедших наружу электронов пропорционально числу электронов, первоначально захваченных ловушками, т. е. пропорционально поглощенной в кристалле энергии.

Вышедшие наружу кристалла электроны (так называемые экзоэлектроны) обладают малой энергией (до 10 эВ), что накладывает определенные ограничения на возможность их регистрации. При использовании газоразрядных счетчиков для регистрации экзоэлектронов необходимо детектор помещать непосредственно в чувствительный объем счетчика; для этой цели могут быть также применены вторичные электронные умножители (ВЭУ).