Длительность сохранения дозиметрической информации определяется энергетическими параметрами центров захвата для электронов и дырок. Условно примем, что в нашем случае активаторные центры захвата являются дырочными (Ар), а электроны запасаются на других примесных центрах (De). Для длительного сохранения дозиметрической информации необходимо обеспечить стабильность локализованных носителей заряда (Ар и De). Это требует отсутствия мелких электронных и дырочных уровней с меньшими энергиями активации. Такое требование в реальных кристаллофосфорах не выполняется. Даже в люминофоре с одним пиком термовысвечивания более мелкие центры захвата могут привести к потерям светосуммы.
Освобождение дырок с мелких уровней может привести к потерям локализованных электронов на уровнях D. Действительно, рекомбинация дырок с электронами на уровне D (независимо от того, является процесс рекомбинации излучательным или безызлучательным) уменьшает общее количество электронов на них. Поэтому при высвечивании люминофора светосумма S=nb будет меньше.
Очень часто мелкие уровни в кривой термовысвечивания I(T) не проявляются, поскольку они связаны с безызлучательными процессами рекомбинации. Тем не менее они влияют на сохраненне дозиметрической информации. Поэтому важно обеспечить минимальное количество мелких уровней захвата в люминофоре. Для этого необходимо применить особо чистые исходные вещества и в процессе синтеза обеспечить минимальное количество структурных дефектов.
Для эффективной термолюминесценции требуется, чтобы при освобождении электронов с центров захвата D дырки оставались на активаторе (Ар). Тогда становится возможной эффективная излучательная рекомбинация на активаторе:
Ap + e ® Ape ® A*® +hnA .
В противном случае, когда одновременно освобождаются как дырки (Ар®Ф+р), так и электроны (De®D+e), может происходить их безызлучательная рекомбинация. Кроме того, необходимо, чтобы температура Tm была ниже температуры внутрицентрового теплового тушения, при которой энергия электронного возбуждения в активаторе превращается в колебательную энергию.
Для лучших термолюминофоров (CaF2, LiF) максимум пика термолюминесценции расположен в области 200-300оС. Это, с одной стороны, обеспечивает достаточно длительное сохранение дозиметрической информации (более месяца при температуре +50оС). С другой стороны, при этой температуре тепловой фон нагревательной системы еще незначителен.
5. РЕГИСТРАЦИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Физический принцип работы ТЛ детектора требует, чтобы в процессе облучения материала детектора энергия возбуждающего излучения была достаточна для образования в кристалле электронно-дырочных пар, то есть создания зонных электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне [7,8]. Для чистого кристалла – диэлектрика это означает, что энергия фотонного излучения должна превышать ширину запрещенной энергетической зоны Eg. Если же кристалл содержит в своем составе примеси или дефекты кристаллической решетки, то энергия фотонов, необходимая для образования зонных электронов и дырок, может быть еще меньше (Евозбуждения < Eg) за счет ионизации этих примесных центров или дефектов кристаллической решетки. Ширина запрещенной зоны диэлектрических кристаллов составляет порядка 4-13 эВ. Отсюда следует, что облучение кристаллов светом ультрафиолетового или вакуумного ультрафиолетового диапазонов может приводить к светозапасанию, то есть в конечном счете к наблюдению термостимулированной люминесценции (ТСЛ) облученных кристаллов.
Зависимость выхода ТСЛ (иначе эффективности ТСЛ) от энергии возбуждающих фотонов при равном числе падающих на кристалл фотонов называется спектром возбуждения ТСЛ или иначе спектром создания ТСЛ. Спектр возбуждения ТСЛ чистого кристалла является независимым методом определения ширины запрещенной зоны, а наличие в спектре возбуждения ТСЛ пиков в области прозрачности кристалла или на краю фундаментального поглощения свидетельствует о значительной концентрации примесных или собственных дефектов кристаллической решетки в данном кристалле. То есть измерение спектра возбуждения ТСЛ является методом контроля чистоты кристалла и совершенства кристаллической структуры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.