Радиациялық жағдайдың бақылауының әдістері. Дозиметрияның сцинтилляциялық әдісі. Дозиметрияның люминисцентік әдіс
Дозиметрияның люминесцентті әдістері
жүктеу/скачать 133,38 Kb.
|
Лекция 6
| Дозиметрияның люминесцентті әдістері. Люминесцентті әдістер тек қана радиофотолюминесценция және радиотермолюминесценцияға негізделеді.
Әдіс люминофорда иондалу сәулесінің әсерінен пайда болған заряд тасымалдаушылары (электрондар мен тесіктер) жинақтау орталықтарында бірігіп нәтижиесінде жұтылған энергияның жинақталуына негізделген, ол қосымша қоздыру кезінде босатылуы мүмкін. Қосымша қоздыру люминофорды белгілі толқын ұзындығы бар ультракүлгін сәулемен жарықтандыру арқылы, не қыздыру арқылы жүзеге асу мүмкін. Бұл кезде бақыланатын оптикалық әсерлер энергияны жұту өлшемі қызметін атқара алады. Ионизациялық сәулелердің дозиметриясы әдістерінің дамуы негізінде танылған радиофотолюминесценция және радиотермолюминесценция механизмдерін қарастырайық. Радиофотолюминесценция (РФЛ). Дозиметрияда қызуғышлық тудыратын люминофорлар ретінде сілтілік-галогенидті қосылыстарды қарастырайық (NaCl, LiF және т.б.), олар кристаллдық құрылымға ие. Шынайы кристаллдарда әрқашан құрылымдық ақаулар болады, мысалы идеалды кристалдарда болатын жерлерде оң және теріс иондардың болмауы. Теріс галогенидті иондар бос орындары жергілікті оң заряд аймағын құрайды. Иондалу сәулесінің әсерінен кристалда бос электрондар пайда болады, олардың кейбірі вакансия жанында болса, бос электрон оны “басып алуы мүмкін. Басып алған электроны бар вакансияны рұқсат етілген дискретті энергетикалық деңгейлері бар жүйе ретінде қарастыруға болады, олардың арасында энергияны жұтуға не шашыратуға сәйкес келетін өту аймақтары болуы мүмкін. Бұл жүйелерді біз орталықтар деп атаймыз. Орталықтар кристалдардың оптикалық қасиеттеріне әсер етеді. Мысалы галогенидті вакансия басып алған электроннан тұратын орталық, көрінетін жарықтың спектрінің бір бөлігін жұтуға қабілетті, нәтижиесінде кристалл түсі өзгереді. Бұл F-орталықтар, боялу орталықтары деп аталады. Орталықтың қоздырылған күйден негізгі күйге ауысуы сәулеленусіз жүзеге аспайды, жарық шашырауымен өтеді (люминесценция) не осы үрдістің біріктірілуімен өтеді. Егер тұрақты F-орталықтар - иондалу сәулелері әсерінен туындаған болса, олар белгілі жиіліктегі жарықпен қоздырылған орталықтары ретінде көрінуі мүмкін.Бұл құбылыс радиофотолюминесценция (РФЛ) деп аталады. Көрсетілген РФЛ механизмі таза сілтілі - галогенидті кристалда радиофотолюминесцентті дозиметрлердің (РФЛД) жұмыс істеу принципін түсіндіреді: иондалу сәулелерінің жұтылуы F-орталықтарының пайда болуымен жүзеге асады, олардың концентрациясы дозаға пропорционал және ол жарық жұтылуын өлшеу жолымен не люминисценцияны өлшеу жолымен анықталуы мүмкін. Бірақ бірқатар себептерге сай таза сілтілік - галогенидті қосылыстар негізінде дозиметриялық жүйелерді құру мүмкін емес. Бұл мәселе сілтілікгалогенді қосылыстарға қажетті химиялық қоспаларды қосу арқылы шешіледі. Мысалы, күміс иондары Ag+ кристаллдардың люминесцентті қасиеттерін біршама жоғарылатады. Дозиметрия үшін ең қолайлысы күміспен активтелген фосфатты шынылар болып табылады. Өлшенетін дозалар диапазоны 5 10-4 -10 Гр құрайды. РФЛ шынысын пайдалану үшін 400°С температурада 30 минут қыздырады. Компенсациялық сүзгілерді пайдалануда 0,04-3 МэВ фотондар энергиясы диапазонында, қаттылық жүрісі 20% құрайды. Радиотермолюминесценция (РТЛ) дегеніміз иондалу сәулесінің кристалында жинақталған энергиясы жылулық қоздыру әсерінен флюоресценция энергиясына айналатын үрдіс. Сурет 4.5 - Күміспен активтелген кристаллдың термолюминесценция механизмі Терможарықтандыру қисығы Қысқаша РТЛ механизмі келесі. Иондалу сәулесі күміспен активтелген кристалға әсер етіп, электронды босатады, F-ортлықтың пайда болуына әкеліп, аулағышпен қабылданады. Пайда болған тесік күміс Ag+ иондарымен байланысты болады. Кристаллды әрі қарай қыздыру электронды аулағыштан босатып, өту аймағына ауыстырады (1-ауысым). Әре қарай электрон тесікпен рекомбацияланады (2-ауысым), бұл активатор Ag+қозуына әкеледі. Қоздырылған Ag+ ионы сәйкес люминисценцияны шашыратып негізгі күйге өтеді (3-ауысым). РФЛ-ны РТЛүрдісімен салыстыра отырып, бұл үрдістің келесі айырықша ерекшеліктерін айта кетуге болады: Термолюминесценция спектрі активатор иондарына сай болып табылады. Мысалы, Ag+ жарқырауы ультракүлгін-көкшіл аймақта орналасқан. Иондалу сәулелері құрған боялу орталықтары, өлшеу үрдісінде бұзылады. Яғни, термолюминесцентті дозиметр өлшеу үрдісінен соң сәулелену дозасы жайлы ақпаратты жоғалтады. Дозаны термолюминесцентті дозиметрмен (ТЛД) өлшеу сәулеленген дозиметрдің қыздырылуына және қыздыру үрдісінде термолюминесценция жарқырауының интенсивтілігі өлшенуіне негізделген. ТЛД маңызды мінездемесі терможарқырау қисығы болып табылады, ол люминисценция интенсивтілігінің люминофор қызу уақытына тәуелділігін көрсетеді. Қисықтың бір не бірнеше жоғарғы нүктелері болуы мүмкін, олар өткізу аймағына байланысты әр түрлі тереңдіктегі аулағыш тарға сәйкес келеді. Жұтылу дозасының өлшем бірлігі ретінде қыздыру үрдісінде бөлініп шыққан толық жарық қосындысы суммасы, ол терможарқырау қисығы ауданына тура пропорционал (интегралды әдіс), не ең жоғарғы термонүкте амплитудасы (жоғарғы нүкте әдісі) қабылданған. Практикалық дозиметрияда термолюминофорлар кең пайдаланылады: фторлы кальций CaF2, фторлы литий LiF магний не литий бораты не термолюминесцентті шынылар. Корундтарды пайдаланудың болашағы зор. ТЛД-да CaF2 негізінде фторлы кальцийдің табиғи қосылыстарымен, синтетикалық монокристалдар пай д аланы лады, соңғысы СаҒ2-Мn марганцевті активатормен жүзеге асырылады. ТЛД өлшенетін дозаларының диапазоны CaF2-Mn и LiF 0,01-102 Гр тең. Соңғы уақытта КСРО жасалған алюмофосфатты шынылар негізіндегі термо люминесцентті дозиметрлер кең қолданылады (ИКС әдісі). Өлшенетін доза шектері 2*10-4 - 107 Гр. Компенсациялық сүзгілерді пайдалануда 35 кэВ аспайтын фотондар энергиясы диапазонында, қаттылық жүрісі 20% құрайды. ИКС үшін фединг бір ай көлемінде айқындалмайды. жүктеу/скачать 133,38 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|