熱釋光劑量測(cè)試系統(tǒng)的基本原理是基于材料的熱釋光特性。熱釋光材料(如LiF:Mg,Ti、CaSO4等)在受到輻射時(shí),會(huì)吸收部分輻射能量并儲(chǔ)存在晶格缺陷中。當(dāng)這些材料經(jīng)過加熱時(shí),儲(chǔ)存在材料中的能量會(huì)以光的形式釋放出來。釋放的光被光電探測(cè)器捕捉并轉(zhuǎn)化為電信號(hào),進(jìn)而計(jì)算出該樣品吸收的輻射劑量。

1.熱釋光探測(cè)器:熱釋光探測(cè)器是系統(tǒng)中的核心組件。常見的熱釋光材料包括LiF(氟化鋰)、CaSO4(硫酸鈣)、Al2O3(鋁氧化物)等。LiF是常用的熱釋光材料,尤其是與摻雜的Mg、Ti、Cu等元素相結(jié)合時(shí),能產(chǎn)生較強(qiáng)的熱釋光信號(hào)。
2.激發(fā)裝置:激發(fā)裝置用于加熱熱釋光材料,以使其釋放儲(chǔ)存的輻射能量。常見的加熱方法包括直接電加熱和紅外加熱。加熱的速率和溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果有重要影響。
3.光譜測(cè)量系統(tǒng):當(dāng)熱釋光材料釋放光時(shí),使用光譜測(cè)量系統(tǒng)(如光譜儀、光電二極管、光電倍增管等)來檢測(cè)光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)。不同類型的輻射會(huì)在不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)釋放不同強(qiáng)度的光,通過測(cè)量這些光信號(hào),可以精確推算出輻射劑量。
4.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是重要組成部分。它負(fù)責(zé)對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理,進(jìn)而計(jì)算出輻射劑量。系統(tǒng)通常配備專業(yè)的計(jì)算軟件,能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、誤差修正、劑量計(jì)算等。
5.劑量校準(zhǔn)源:為確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性,系統(tǒng)需要進(jìn)行劑量校準(zhǔn)。常用的校準(zhǔn)源包括標(biāo)準(zhǔn)化的γ射線源(如137Cs、60Co等)。通過已知的輻射源進(jìn)行校準(zhǔn),可以確保系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)劑量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
熱釋光劑量測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域:
1.放射性劑量監(jiān)測(cè):TLD系統(tǒng)常用于職業(yè)輻射工作者的劑量監(jiān)測(cè)。通過佩戴熱釋光劑量計(jì),可以長(zhǎng)期跟蹤工作人員的輻射劑量,并確保其輻射暴露不會(huì)超過安全限值。此類應(yīng)用常見于核電站、放射科、實(shí)驗(yàn)室等輻射環(huán)境較為復(fù)雜的場(chǎng)所。
2.醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域:在醫(yī)學(xué)影像診斷中,X射線和CT掃描等放射性檢查的使用普遍,用于評(píng)估患者和醫(yī)護(hù)人員的輻射暴露量。這有助于確?;颊咚邮艿妮椛鋭┝刻幱诎踩秶鷥?nèi),并減少不必要的輻射傷害。
3.環(huán)境輻射監(jiān)測(cè):還可應(yīng)用于環(huán)境輻射監(jiān)測(cè),如在核電站周邊、輻射污染地區(qū)等環(huán)境中,監(jiān)測(cè)輻射劑量水平,確保環(huán)境安全。
4.核能領(lǐng)域:在核能的生產(chǎn)和使用過程中,輻射的監(jiān)測(cè)尤為重要。TLD系統(tǒng)用于監(jiān)控核能廠內(nèi)部的輻射環(huán)境,確保工作人員和周邊環(huán)境的安全。
5.空間輻射測(cè)量:由于宇航員在太空中暴露于高能輻射,熱釋光劑量計(jì)被廣泛應(yīng)用于空間輻射的測(cè)量,以保護(hù)宇航員免受太空輻射的危害。