石英的粒度對其前劑量熱釋光效應(yīng)的影響

1、    石英的粒度對其前劑量熱釋光效應(yīng)的影響        摘要介紹了用石英粉末進行前劑量熱釋光效應(yīng)的測量方法，并就不同粒度的石英樣品對其110 TL響應(yīng)的影響進行了專門研究。結(jié)果表明石英前劑量樣品的110 TL值隨石英粒度的變化而變化，且粒度懸殊越大，則TL值的相對偏差也越大。關(guān)鍵詞石英粉末前劑量熱釋光測量 石英受到電離輻射后，能以某種形式記錄下受照射劑量的大小。當通過適當溫度激活后，測量其110 TL峰的響應(yīng)值便能確定其受照射劑量的大小。對先前受照射的石英樣品通過熱激活使

2、其110 TL峰的響應(yīng)值有很大提高，且提高的程度正比于先前所受照射劑量(前劑量)的大小，這種現(xiàn)象稱為“前劑量(Pre|dose)效應(yīng)”。人們已成功地運用這一效應(yīng)對切爾諾貝利核事故及原爆現(xiàn)場殘留物(如磚、瓦、瓷塊等)進行大量的回顧劑量的監(jiān)測，并取得了大量可靠數(shù)據(jù)資料12，這說明“前劑量效應(yīng)”技術(shù)在核事故劑量重建過程中發(fā)揮了重要的作用，在預(yù)見輻射流行病學研究中的劑量重建過程中也將發(fā)揮重大作用。此外，前劑量技術(shù)還可用于考古斷代等領(lǐng)域。此項技術(shù)優(yōu)點為取材方便，方法簡單，是回顧劑量學中較為理想和應(yīng)用價值最大的一種劑量測量方法。1原理與技術(shù)過程石英的110熱釋光(TL)靈敏度有如下的特點：將石英在實驗室中

3、進行適當?shù)臒崽幚砗?，既使采用相同的試驗劑量，它產(chǎn)生的熱釋光也會因以前所加的劑量不同而異。試驗劑量是現(xiàn)在實驗室中施加的，而前劑量則是自古以來積累起來的，故用現(xiàn)在劑量的TL值來確定以前的劑量古劑量，稱之為“前劑量法”。并不是所有礦物晶體和所有的TL都具有前劑量效應(yīng)，至今只發(fā)現(xiàn)石英110 TL峰具有明顯的前劑量效應(yīng)。這個TL峰半衰期很短，在室溫下只有12小時，且這個TL峰的靈敏度很高，只要用很小的試驗劑量(通常照射10100mGy左右的劑量3，即可“誘發(fā)出”精確的熱釋光，當樣品被短暫加熱到500后，其靈敏度(對檢驗劑量的響應(yīng))的增加正比于該樣品所接受的總輻射劑量(前劑量)，而且其測量強度可達到非常精

4、確的程度?！扒皠┝啃?yīng)”平時作為一種記憶貯存在晶體中，只有經(jīng)過熱激活才能顯示出來。石英材料一般加熱到500左右(為了避免熱激活不足或過頭，每個樣品的激活溫度應(yīng)由其熱激活特性試驗確定)，當接受下次試驗劑量時其熱釋光靈敏度就大幅度地增加(見附)，而且該增加量正比于樣品在第一次激活前所接受的總劑量，即古劑量。將試驗劑量產(chǎn)生的熱釋光(TL)峰值稱為靈敏度，用“S”表示，把樣品在試驗劑量前加熱到500的過程稱為“熱激活”。其基本過程為：先將受到前劑量照射過的石英樣品接受一個小的試驗劑量照射，并測量110的TL峰值S0，然后進行熱激活，再照一相同的試驗劑量并測出110的TL峰響應(yīng)值SN，接著再照一大的刻度

5、劑量，并再一次熱激活處理，處理之后再照一相同的試驗劑量，并測出110 TL峰響應(yīng)值SN+。由公式：，算出前劑量的大小。附石英110 TL峰的前劑量效應(yīng)2材料與方法2.1將化學純石英砂碾碎過篩，篩選80100目、100120目、120140目、140160目、140260目和300目以下六種不同粒度的石英粉末。2.2用蒸餾水清洗上述六種石英樣品，烘干后裝入六個陶瓷坩鍋內(nèi)，以平行方式排列放入馬福爐中，進行900高溫退火處理90分鐘，目的是為了消除石英樣品中原有的前劑量信息。2.3將此平行樣品自然冷卻到室溫，用劑量為2.2×10+-2C/kg的+137C-s銫輻射源照射樣品，此時各不同粒度

6、的石英粉末樣品均儲存了已知2.2×10+-2C/kg的前劑量信息，則這些樣品就成為模擬前劑量的石英樣品。2.4將這些模擬前劑量樣品加熱到350，恒溫處理30分鐘，其目的是對石英樣品進行熱激活處理。再用試驗劑量為1.6×10+-3C/kg的+137Cs銫輻射源照射這些石英樣品。2.5用FJ-377型熱釋光劑量儀立即測量不同粒度石英的110 TL峰劑量效應(yīng)。選用的測量條件為：測量溫度140，測量時間為12秒，升溫速率為40/s。3結(jié)果與討論3.1數(shù)據(jù)結(jié)果石英粒度對石英前劑量110 TL峰的影響見附表。附表不同石英粒度對TL響應(yīng)情況石英粒度(目)前劑量效應(yīng)(110 TL響應(yīng))80

7、10086751001207134120140642314016057811402605632300以下9263.2討論對從附表給出的不同粒度的石英樣品測得的前劑量110 TL峰響應(yīng)值情況，不難看出，粒度越大的石英樣品，靈敏度越高；而粒度越小的石英樣品，其靈敏度則較低，但當粒度懸殊過大時，相對偏差也愈大。因此，在使用石英前劑量方法進行研究測量時，最好選用140260目的石英粉末。綜上所述，由于石英的110熱釋光響應(yīng)在常溫條件下幾個小時后很快被衰退掉，為了使受照射石英的110 TL響應(yīng)再現(xiàn)，可通過激活退火，再照射一個合適的試驗劑量后，就能使衰退了的110 TL響應(yīng)再現(xiàn)，而且是原來的數(shù)倍，正是這種再現(xiàn)的TL響應(yīng)總是正比于前劑量的大小，所以前劑量技術(shù)在回顧劑量學中是一種非常有效的方法，同時它又具有就地取材方便、方法簡捷快速、靈敏度高等長處，尤其是進行事故劑量或輻射流行病學研究中的劑量重建過程中起著重要作用。 作者單位：山東醫(yī)科大學物理教研室濟南250012*山東師范大學物理系*山東建筑工程學院參考文獻1NRPB report assessses Chernobyl consequences, Nucl News, 1987,30(7):5051.2DS 86 US-Japan joint reassessment of atomic bomb