(метод
Лущика).
В общем случае положение максимума кривой ТСЛ зависит от скорости нагрева b. Это обусловлено тем, что освобождение электронов с ловушек происходит с определенной скоростью. Чем больше b, тем выше температура, отвечающая той или иной степени опустошения ловушек, и, следовательно больше Тm. Вместе с тем энергетическая глубина ловушки является характеристикой центра захвата, которая определяется как температурным положением максимума, так и шириной пика кривой ТСЛ.
Рис.6. Иллюстрация определения энергетической глубины ловушки
(энергии активации) по методу Урбаха
Рис.7. Иллюстрация определения энергетической глубины ловушки
(энергии активации) по методу Лущика
Рис.8. Иллюстрация определения энергетической глубины ловушки
(энергии активации) по полному пику
3. ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ, МОЩНОСТИ
ДОЗЫ И ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ТЛД
Зависимость чувствительности термолюминесцентных дозиметров (ТЛД) от дозы и мощности дозы излучения определяется двумя факторами: числом ловушек в кристалле и их глубиной [2].
Пусть фосфор имеет N электронных ловушек с одинаковой глубиной ε. Пусть, далее, в некоторый момент времени после начала облучения оказались заполненными n ловушек. Тогда в момент времени t пустыми будут N-n ловушек. Заполнение ловушек электронами, освобожденными излучением, есть процесс статистический, поэтому число ловушек, заполняемых в единицу времени, пропорционально числу свободных ловушек N-n и мощности дозы излучения Р.
Однако вследствие теплового излучения часть электронов будет покидать ловушки. Число ловушек, опустошаемых в единицу времени, равно nρ, где ρ — вероятность, определяемая формулой (2.2).
Теперь можно написать следующее уравнение, описывающее изменение числа захваченных ловушками электронов:
dn/dt = aP (N - n) - nρ . (3.1)
Постоянная a равна относительному числу пустых ловушек, заполняемых при воздействии излучения единичной дозы.
Положим, что мощность дозы постоянна во времени. Примем также, что до облучения все N ловушек были пустыми, т. е. n = 0 при t = 0. Тогда, интегрируя уравнение (3.1), получаем
aNP (p+aP)-1 / {1- exp [- (p+aP) t ]} . (3.2)
Выход термолюминесценции пропорционален числу заполненных ловушек. Доза излучения D =Pt, поэтому чувствительность ТЛД по дозе будет равна:
.
(3.3)
В формулах (3.2) и (3.3) t — время облучения дозиметра. Формула (3.3) показывает характер изменения дозовой чувствительности от времени облучения (т. е. от дозы) и от мощности дозы Р. Дозовая чувствительность в общем случае уменьшается с увеличением дозы; при фиксированном времени облучения tчувствительность также уменьшается с увеличением мощности дозы. Эти закономерности иллюстрируются кривыми на рис. 9, полученными для дозиметра на основе CaSO4-Мn. Чтобы уяснить влияние мощности дозы на чувствительность при фиксированном значении D, подставим в формулу (3.3) значение t = D/P; тогда
.
(3.4)
Из формулы (3.4) следует, что при заданном значении дозы излучения чувствительность растет с увеличением мощности дозы. Это объясняется тем, что с ростом мощности экспозиционной дозы Р уменьшается время, необходимое для накопления заданной дозы, и, следовательно, уменьшается число электронов, покинувших ловушки в результате энергии теплового движения.
Рис.9. Зависимость чувствительности дозиметра CaSO4 – Mn от мощности экспозиционной дозы. Следует обратить внимание, что мощность экспозиционной дозы приведена во внесистемных единицах – рентген в минуту
Через достаточно большой промежуток времени после начала облучения устанавливается равновесие: число захваченных в единицу времени электронов ловушками равно числу освобожденных из ловушек электронов. В этом случае dn/dt = 0, и из формулы (3.1) получим для равновесного числа заполненных ловушек
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.