北京瑞辐特CTLD450B自动热释光剂量仪采用氟化锂热释光剂量片发光曲线的改善研究

1、采用仪器及热释光剂量片制备工艺

    图1给出了CTLD系列氟化锂热释光剂量片的制备工艺流程图。

图1 CTLD系列热释光探测器制备工艺流程图

本工艺解决以下难点: LiF:Mg,Cu,P热释光材料经过热压、切片后，其热释光特性消失，采取退火工艺，恢复了探测器的热释光特性；对热释光探测器进行预处理，提高了LiF:Mg,Cu,P热释光材料的稳定性；对 LiF:Mg,Ti探测器制备工艺的进行了改进；解决了CaSO₄探测器不易成型及一致性差的问题。

2、 热释光探测器剂量特性

2.1 发射光谱  LiF:Mg,Ti系列(LiF:Mg,Ti、⁶LiF:Mg,Ti、⁷LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M)热释光探测器发射光谱为300～600nm，其剂量测定峰峰值为400nm；LiF:Mg,Cu,P系列热释光探测器的剂量测定峰峰值为350nm；CaSO₄:Dy热释光探测器的发射光谱范围为430～495nm、550～620nm，其剂量测定峰峰值为480nm和570nm。

热释光探测器TL发射光谱除和材料类型及激活剂有关外，还和辐射类型有关。图2给出了LiF:Mg,Ti热释光探测器不同射线照射的TL发射光谱。

图2、LiF:Mg,Ti热释光探测器剂量测定峰TL发射光谱A:β(⁹⁰Sr) B:α(²⁴⁴Cm) C:γ(¹³⁷Cs)

从图中可以看出，LET不同，LiF:Mg,Ti TL发射光谱有所不同。对于γ、β射线其热释光光谱在300～600nm内，对高LET的α粒子的发射光谱可扩大到600nm以上，在400nm处有一个峰，在600nm处出现第二个峰。

　　为取得最佳的探测效率，应选择与热释光探测器发射光谱相匹配的光电倍增管。目前国内生产的读出器多采用GB-51、52、53型光电倍增管，其光谱响应为300～600nm。有的读出器为了减少加热盘产生的热辐射(黑体辐射)信号的影响，在光电倍增管前面装有一个拒红外滤光片，滤光片的光谱范围可根据实际要求选择。

2.2 热释发光曲线  热释发光曲线是衡量探测器性能的一个重要指标。热释发光曲线的形状和探测器的性质、激活剂的类型、测量参数(加热速率)、退火条件和射线的种类有关。不同类型的热释光探测器具有不同的热释发光曲线，即使是同一种探测器，其发光曲线也将因制备工艺的差别而有所不同。

   　　实验采用线性加热方式测量探测器的热释发光曲线。发光曲线的峰值温度通过记录仪手动打点(将笔抬起放下)的方式记录。

ａ. LiF:Mg,Ti系列探测器

图3、4给出LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M探测器的热释发光曲线。

图3、LiF:Mg,Ti探测器热释发光曲线探测器规格:3mm×3mm×0.8mm  照射剂量:3mGy  加热速率: 2.39℃.s^-1

图4、LiF:Mg,Ti-M热释光探测器发光曲线

探测器规格:3mm×3mm×1.0mm   照射剂量:3mGy   加热速率:2.39℃.s^-1

从图中曲线可以看出LiF:Mg,Ti热释光探测器具有四个发光峰，其峰值温度分别为130℃、175℃、200℃、223℃，峰4为剂量测定峰。LiF:Mg,Ti-M热释光探测器具有三个发光峰，其峰值温度分别为135℃、180℃、226℃，峰3为剂量测定峰。

ｂ. LiF:Mg,Cu,P系列探测器

图5给出了LiF:Mg,Cu,P探测器的热释发光曲线。

图5、LiF:Mg,Cu,P探测器热释发光曲线探测器规格:Φ4.5×0.8mm  照射剂量:1mGy 加热速率:2.39℃.s^-1

图中曲线有三个热释发光峰，其峰值温度分别为134℃、190℃、230℃，峰3为剂量测定峰。

ｃ.CaSO₄系列热释光探测器图6给出了CaSO₄:Dy(Teflon)探测器的热释发光曲线。

图6、CaSO₄:Dy(Teflon)探测器热释发光曲线

探测器规格:Φ5×0.7mm  照射剂量:3mGy 加热速率:2.39℃.s^-1

 图中发光曲线有两个发光峰，其峰值温度分别约为145℃和250℃。

结论：热释光探测器峰值的确切温度和读出器的加热速率有关。除此之外还和测量方式 (热风、电加热)有关。如采用电加热方式测量，探测器的发光温度还和探测器与加热盘的热接触等因素有关。不同读出器给出的峰值温度有所差别。

热释光探测器具有不同深度的陷阱，对应于不同深度的陷阱，在发光曲线上形成不同温度的发光峰。对用于剂量测量的热释光探测器，其发光峰越少越好。剂量测定峰应和低温峰、高温峰区分开。剂量测定峰的温度不易太高、太低，一般测定峰的温度在220℃左右较为合适。峰温太低，发光峰易受环境温度的影响；峰温太高，发光峰易受热辐射(黑体辐射)信号的干扰。