石英材料TLD信号稳定性的研究
作者：王晓聆 程传福 潘培
单位：王晓聆(山东医科大学 物理教研室,山东 济南 250012)；程传福(山东师范大学 物理系,山东 济南 250014)；潘培(山东工业大学,山东 济南 250061)
关键词：存储时间；石英；前剂量；热释光
中国医学物理学杂志000321 要: 目的:研究热激活后石英样品110 °C峰TL信号的稳定性。方法:对热激活后带有前剂量的石英样品照射一个合适的实验剂量,以不同的时间去测定其110 °C峰的TL信号响应值。结果:在90 min时,石英样品110 °C峰TL信号值衰退一半,24小时后TL信号基本衰退掉。 结论:存储时间对于石英样品110 °C峰TL信号的测量结果具有直接的影响。
中图分类号: O738 文献标识码: A 文章编号: 1005-202X(2000)03-0173-01
, 百拇医药
A study of the stability of the thermluminescence dating for quartz at 110 ℃
WANG Xiao-ling
(Department of Physics,Shandong Medical University,Jinan 250012)
CHENG Chuan-fu
(Department of Physics,Shandong Normal University,Jinan 250014,PRC)
PAN Pei
(Shandong University of Technology,Jinan 250061,China)
, 百拇医药
Abstract：Objective：To research the stability of thermoluminescence dating(TLD)of heated quartz at 110 °C. Method：Using a suiable test dose to illuminate the heated fine-grain quartz possessing some pre-dosewe measure its TDL at 110°C at different time.Results：At 110 °C,the TLD of quartz at 90 min decays to half of that at beginning,and almost decays to zero after 24 hours.Conclusion：Storage time influences directly the TLD of quartz at 110 °C.
Key words：storage time;quartz;pre-dose;thermoluminescence dating
, 百拇医药
概述石英材料能有效地储存辐射剂量信息,因此可利用核事故现场的砖瓦和建筑材料来进行回顾性剂量监测工作[1]。采用适当的温度对石英激活后,测量其110 °C峰热释光(TL)的响应值便可确定其所受辐射剂量的大小,且该峰的响应值与先前受照射剂量的大小成正比,这种效应称为“前剂量效应”。而热释光是由放射辐射源照射某些矿物晶体而产生的一种次级效应,它是储能电子被加热后产生的一种光释放现象。当加热这些样品时,储能电子以发射光子的形式释放能量,将这种光信号放大再转变为电信号记录下来,就形成样品的热释光曲线。该曲线是加热温度的函数,其发光强度(TLD灵敏度)与矿物晶体所接收的累积辐射剂量成正比,即样品热释光灵敏度是对环境辐射场的累加记录。以前加的剂量大,则产生TL响应值就大,实验剂量是在实验室中施加的,以前的剂量是自古以来积累起来的,或由某次核事故引起的。因此,可用一合适的实验剂量来诱发石英的TL响应值,从而确定以前的剂量。为了使受照射石英前剂量的热释光响应再现,可通过加热激活处理,并照射一个合适的实验剂量,诱导出已衰退了的110 °C TL响应痕迹,而且是原来值的数倍,这种再现的TL响应除了与实验剂量大小、石英的粒度、激活温度以及紫外线照射有关以外[2～3],还与存储时间有关。
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1 材料与方法
1.1 实验材料
先将化学纯石英砂研磨过筛,筛出粒度为0.066～0.041 mm的石英粉末,并进行800 °C高温处理90 min,以去除石英样品原有的前剂量信息,待其自然冷却到室温后作为实验样品。
1.2 实验方法
用剂量为6.45×10-2 C/kg的137Cs铯辐射源照射石英粉末,以模拟出带有前剂量的石英样品。再经350 °C恒温处理30 min,即加热激活。将样品放在铝板上,使其快速冷却至室温,再以1.6 ×10-3 C/kg的实验剂量照射样品,来诱发前剂量信息,并在不同时间用FJ-377热释光仪,分别测出石英样品110 °C峰的TL信号相应值,采用测试条件为:测量温度140 °C,测量时间12秒,升温速率为40 ℃/s。
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2 结果与讨论
2.1 数据结果
分别在不同时间用热释光仪去测量含有相同的前剂量信息的石英样品,得到110 ℃峰的TL信号响应值,详细数据列于表1。
表1 石英110 ℃ 峰TL值与时间的对应关系 时间(min)
0
40
80
120
160
200
400
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600
1440
TL响应值
14362
9874
7650
6039
4415
3704
1218
697
624
3.2 讨论
, 百拇医药
能使热释光信号衰退的因素大体可分为两类,一类是热衰退,另一类为非热衰退。表中所列的测量值属于后者。由固体热释光理论知,此时电子陷阱的深度比较浅,因此它的衰退也较快。在上述实验条件下,热激活后的石英样品110 ℃峰的TL信号随储存时间而衰减,根据表1数据可以绘出TL信号与时间的关系曲线(见图1)。由图1可知,当带有前剂量信息的石英样品存放90 min时,其热释光信号强度已衰减一半,而存放24小时之后,TL响应值基本衰退掉。由此可见,存放时间对于测量石英前剂量110 ℃峰的TL信号有着不容忽视的影响,否则会使前剂量的估算值偏低,而且直接影响测量结果的精度。
图1 热激活后的石英110 ℃ TL信号的稳定性
总之,利用细粒石英的前剂量效应,可以帮助进行核辐射事故剂量的测定或辐射流行病学研究中剂量的重建工作。在测量石英110 °C峰TL响应时,除了前剂量大小、石英的粒度、热激活温度以及紫外线照射对TLD有影响之外,还应充分考虑到石英样品存储时间对TLD的衰退影响。
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基金项目:国家自然科学基金资助的项目(69978012)
作者简介:王晓聆(1958- ),男,江苏常州人,山东医科大学物理教研室副教授,从事医用物理学。
参考文献:
1，I. N. Vischnevekii,et al. The use of quarts inclusionthermoluminescence for the retrospective dosimetry of the Chernobyl area[J].Radiation Protection Dosimetry,1992,47(1-4).
2，王晓聆,程传福.紫外线对石英前剂量效应的影响[J]. 同位素,1999,12(4):164-166.
3，王晓聆,程传福.实验剂量与石英110℃ 热释光灵敏度的关系研究[J].中国医学物理学杂志,1999,16(3):132-133.
4，S.W.S. Mckeever著,蔡干纲,吴方译.固体热释光[M],原子能出版社,1993.238-242.
收稿日期:1999-06-24, 百拇医药
单位：王晓聆(山东医科大学 物理教研室,山东 济南 250012)；程传福(山东师范大学 物理系,山东 济南 250014)；潘培(山东工业大学,山东 济南 250061)
关键词：存储时间；石英；前剂量；热释光
中国医学物理学杂志000321 要: 目的:研究热激活后石英样品110 °C峰TL信号的稳定性。方法:对热激活后带有前剂量的石英样品照射一个合适的实验剂量,以不同的时间去测定其110 °C峰的TL信号响应值。结果:在90 min时,石英样品110 °C峰TL信号值衰退一半,24小时后TL信号基本衰退掉。 结论:存储时间对于石英样品110 °C峰TL信号的测量结果具有直接的影响。
中图分类号: O738 文献标识码: A 文章编号: 1005-202X(2000)03-0173-01
, 百拇医药
A study of the stability of the thermluminescence dating for quartz at 110 ℃
WANG Xiao-ling
(Department of Physics,Shandong Medical University,Jinan 250012)
CHENG Chuan-fu
(Department of Physics,Shandong Normal University,Jinan 250014,PRC)
PAN Pei
(Shandong University of Technology,Jinan 250061,China)
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Abstract：Objective：To research the stability of thermoluminescence dating(TLD)of heated quartz at 110 °C. Method：Using a suiable test dose to illuminate the heated fine-grain quartz possessing some pre-dosewe measure its TDL at 110°C at different time.Results：At 110 °C,the TLD of quartz at 90 min decays to half of that at beginning,and almost decays to zero after 24 hours.Conclusion：Storage time influences directly the TLD of quartz at 110 °C.
Key words：storage time;quartz;pre-dose;thermoluminescence dating
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概述石英材料能有效地储存辐射剂量信息,因此可利用核事故现场的砖瓦和建筑材料来进行回顾性剂量监测工作[1]。采用适当的温度对石英激活后,测量其110 °C峰热释光(TL)的响应值便可确定其所受辐射剂量的大小,且该峰的响应值与先前受照射剂量的大小成正比,这种效应称为“前剂量效应”。而热释光是由放射辐射源照射某些矿物晶体而产生的一种次级效应,它是储能电子被加热后产生的一种光释放现象。当加热这些样品时,储能电子以发射光子的形式释放能量,将这种光信号放大再转变为电信号记录下来,就形成样品的热释光曲线。该曲线是加热温度的函数,其发光强度(TLD灵敏度)与矿物晶体所接收的累积辐射剂量成正比,即样品热释光灵敏度是对环境辐射场的累加记录。以前加的剂量大,则产生TL响应值就大,实验剂量是在实验室中施加的,以前的剂量是自古以来积累起来的,或由某次核事故引起的。因此,可用一合适的实验剂量来诱发石英的TL响应值,从而确定以前的剂量。为了使受照射石英前剂量的热释光响应再现,可通过加热激活处理,并照射一个合适的实验剂量,诱导出已衰退了的110 °C TL响应痕迹,而且是原来值的数倍,这种再现的TL响应除了与实验剂量大小、石英的粒度、激活温度以及紫外线照射有关以外[2～3],还与存储时间有关。
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1 材料与方法
1.1 实验材料
先将化学纯石英砂研磨过筛,筛出粒度为0.066～0.041 mm的石英粉末,并进行800 °C高温处理90 min,以去除石英样品原有的前剂量信息,待其自然冷却到室温后作为实验样品。
1.2 实验方法
用剂量为6.45×10-2 C/kg的137Cs铯辐射源照射石英粉末,以模拟出带有前剂量的石英样品。再经350 °C恒温处理30 min,即加热激活。将样品放在铝板上,使其快速冷却至室温,再以1.6 ×10-3 C/kg的实验剂量照射样品,来诱发前剂量信息,并在不同时间用FJ-377热释光仪,分别测出石英样品110 °C峰的TL信号相应值,采用测试条件为:测量温度140 °C,测量时间12秒,升温速率为40 ℃/s。
, 百拇医药
2 结果与讨论
2.1 数据结果
分别在不同时间用热释光仪去测量含有相同的前剂量信息的石英样品,得到110 ℃峰的TL信号响应值,详细数据列于表1。
表1 石英110 ℃ 峰TL值与时间的对应关系 时间(min)
0
40
80
120
160
200
400
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600
1440
TL响应值
14362
9874
7650
6039
4415
3704
1218
697
624
3.2 讨论
, 百拇医药
能使热释光信号衰退的因素大体可分为两类,一类是热衰退,另一类为非热衰退。表中所列的测量值属于后者。由固体热释光理论知,此时电子陷阱的深度比较浅,因此它的衰退也较快。在上述实验条件下,热激活后的石英样品110 ℃峰的TL信号随储存时间而衰减,根据表1数据可以绘出TL信号与时间的关系曲线(见图1)。由图1可知,当带有前剂量信息的石英样品存放90 min时,其热释光信号强度已衰减一半,而存放24小时之后,TL响应值基本衰退掉。由此可见,存放时间对于测量石英前剂量110 ℃峰的TL信号有着不容忽视的影响,否则会使前剂量的估算值偏低,而且直接影响测量结果的精度。
图1 热激活后的石英110 ℃ TL信号的稳定性
总之,利用细粒石英的前剂量效应,可以帮助进行核辐射事故剂量的测定或辐射流行病学研究中剂量的重建工作。在测量石英110 °C峰TL响应时,除了前剂量大小、石英的粒度、热激活温度以及紫外线照射对TLD有影响之外,还应充分考虑到石英样品存储时间对TLD的衰退影响。
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基金项目:国家自然科学基金资助的项目(69978012)
作者简介:王晓聆(1958- ),男,江苏常州人,山东医科大学物理教研室副教授,从事医用物理学。
参考文献:
1，I. N. Vischnevekii,et al. The use of quarts inclusionthermoluminescence for the retrospective dosimetry of the Chernobyl area[J].Radiation Protection Dosimetry,1992,47(1-4).
2，王晓聆,程传福.紫外线对石英前剂量效应的影响[J]. 同位素,1999,12(4):164-166.
3，王晓聆,程传福.实验剂量与石英110℃ 热释光灵敏度的关系研究[J].中国医学物理学杂志,1999,16(3):132-133.
4，S.W.S. Mckeever著,蔡干纲,吴方译.固体热释光[M],原子能出版社,1993.238-242.
收稿日期:1999-06-24, 百拇医药