利用熱釋光劑量探測(cè)器測(cè)量γ射線劑量

1、實(shí)驗(yàn)四：利用熱釋光劑量探測(cè)器thermoluminescent detector (TLD)測(cè)量射線的累積劑量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解LiF(Mg，Cu，P)熱釋光材料用于劑量測(cè)量的原理及特性；2、掌握使用熱釋光劑量計(jì)測(cè)量個(gè)人劑量、環(huán)境劑量的基本原理和過(guò)程；3、掌握熱釋光相關(guān)儀器的組成和基本使用方法；二、實(shí)驗(yàn)原理1、能帶理論按照能帶理論，晶體物質(zhì)的電子能級(jí)屬于兩種能帶：處于基態(tài)的已被電子占滿的允許能帶，稱為滿帶；沒(méi)有電子填入或尚未填滿的容許能帶，稱為導(dǎo)帶。它們被一定寬度的禁帶所隔開(kāi)。在晶體中，由于存在雜質(zhì)原子以及有原子或離子的缺位和結(jié)構(gòu)位錯(cuò)等，從而造成晶體結(jié)構(gòu)上的缺陷。這些缺陷破壞了電中性，形成了

2、局部電荷中心，它們能吸引和束縛電荷，在能帶圖上，也就是相當(dāng)于在禁帶中存在一些孤立的局部能級(jí)。在靠近導(dǎo)帶下面的局部能級(jí)能夠吸附電子，又稱為陷阱；在靠近滿帶上面的局部能級(jí)能夠吸附空穴，稱為激發(fā)能級(jí)。在沒(méi)有受到輻射照射前，電子陷阱是空著的，而激活能級(jí)是填滿電子的，具體見(jiàn)圖1。 當(dāng)輻射如、X、射線照射晶體時(shí)，產(chǎn)生電離或激發(fā)，使價(jià)帶或激發(fā)能級(jí)中的電子受激而進(jìn)入導(dǎo)帶成為自由電子（圖2過(guò)程），同時(shí)在價(jià)帶或激發(fā)能級(jí)中產(chǎn)生空穴，根據(jù)能量最小原則，這些空穴落入激活能級(jí)的概率最大，俘獲了空穴的激活能級(jí)稱為H中心。類似的，進(jìn)入導(dǎo)帶的電子落入電子陷阱的概率也最大（圖2過(guò)程），稱俘獲電子的陷阱為F中心。在測(cè)量過(guò)程中對(duì)晶體

3、加熱，俘獲的電子受熱以后，獲得足夠的能量擺脫陷阱束縛躍回低能態(tài)，與空穴結(jié)合，同時(shí)多余的能量以可見(jiàn)光形式釋放，稱為輻射熱釋光(簡(jiǎn)稱熱釋光，符號(hào)TL)，見(jiàn)圖3。晶體受熱時(shí)發(fā)光量越大，表征它接受的累積輻射量越大。2、熱釋光探測(cè)器主要?jiǎng)┝繉W(xué)特性2.1、儲(chǔ)能性熱釋光磷光材料吸收的輻射能量一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥膭?shì)能，電子被束縛在亞穩(wěn)態(tài)的陷阱中，使這部分輻射能量被熱釋光磷光材料有效存儲(chǔ)，直到測(cè)量時(shí)才釋放出來(lái)，材料吸收的能量越多(吸收劑量越大)，產(chǎn)生的自由電子越多，被俘獲到陷阱中產(chǎn)生的電子即F中心也越多，那么儲(chǔ)存的輻射能量也就越多。在一定的劑量范圍內(nèi)，儲(chǔ)能與劑量成正比關(guān)系，這種劑量響應(yīng)的線性關(guān)系，使得熱釋光磷光體

4、材料可以定量地測(cè)量輻射劑量。2.2、多峰的發(fā)光曲線發(fā)光曲線是指熱釋光材料的發(fā)光強(qiáng)度隨加熱溫度變化的關(guān)系曲線。由于材料中的電子陷阱有深有淺，深陷阱中的電子比淺陷阱中的電子受到更強(qiáng)的束縛力，因此要釋放出來(lái)需要更多的能量，當(dāng)加熱熱釋光材料使，隨著溫度的升高，淺陷阱中的電子首先釋放，且在某一溫度(與加熱速率有關(guān))下電子的釋放速率最大，形成發(fā)光曲線的峰值，隨后該類陷阱中俘獲的電子全部釋放完畢，發(fā)光曲線就出現(xiàn)峰谷。隨著加熱溫度的繼續(xù)升高，較深的陷阱開(kāi)始釋放電子，依次類推，就會(huì)隨溫度出現(xiàn)一個(gè)個(gè)的發(fā)光峰，這樣，發(fā)光強(qiáng)度就可以看作溫度T的函數(shù)，形成的曲線我們稱為熱釋光發(fā)光曲線。下圖4是對(duì)GR-200圓片，在輻照

5、1mGy(約88mR)、15/s升溫速率條件下測(cè)出的發(fā)光曲線，如下圖4所示：圖4、熱釋光發(fā)光曲線從圖4中可以看到GR- 200A型TLD在250前有2個(gè)較大的發(fā)光峰， 第一個(gè)發(fā)光主峰約為170， 后面一個(gè)主峰約為240， 140以下的發(fā)光峰為雜散輻射。2.3、劑量響應(yīng)的線性和超線性在測(cè)量時(shí)，并不是測(cè)量發(fā)光峰的全部發(fā)光的總和，對(duì)于LiF(Mg，Ti)熱釋光材料，多選擇200左右的5峰的峰高或4、5峰的面積，主要是因?yàn)樵摲宸€(wěn)定，常溫衰退小，而且在約10-2-103 R（倫琴）范圍內(nèi)發(fā)光強(qiáng)度最大(與此峰對(duì)應(yīng)的陷阱數(shù)目最多)，對(duì)于小于103R的照射量，熱釋光與照射量(吸收劑量)之間有較好的線形關(guān)系，如

6、下圖5，其它溫度峰的熱釋光峰或因不穩(wěn)定(低溫峰)，或靈敏度太低，或因線性不好而很少采用。圖5、照射量與LiF:Mg,Ti探測(cè)器響應(yīng)的關(guān)系從圖5中可以看到，對(duì)于LiF(Mg，Ti)熱釋光材料來(lái)講，照射量小于103R時(shí)呈現(xiàn)良好的線性響應(yīng)，而當(dāng)照射量超過(guò)2×105R時(shí)將會(huì)出現(xiàn)超線性響應(yīng)。對(duì)于GR-200型圓片，從圖4和本小節(jié)敘述可知，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，采用240左右的主發(fā)光峰可以得到較為精確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)GR-200圓片型探測(cè)器，廠家已經(jīng)給出了合適的測(cè)量步驟。2.4、飽和與負(fù)感從圖5可知，熱釋光響應(yīng)在超線性之后將出現(xiàn)飽和現(xiàn)象(1055×106R)，在飽和之后會(huì)出現(xiàn)隨照射量的增加而

7、熱釋光減弱的負(fù)感現(xiàn)象，因此對(duì)于不同的熱釋光材料，一定要遵守給出的照射限定區(qū)間，否則將會(huì)得到差別甚大甚至錯(cuò)誤的結(jié)果。2.5、靈敏度熱釋光探測(cè)器的靈敏度是指每戈瑞(Gy)或拉德(Rad)熱釋光吸收的劑量的熱釋光響應(yīng)值。由于熱釋光是一種相對(duì)測(cè)量，因此我們并不關(guān)心熱釋光的絕對(duì)發(fā)光量，而通常是用“校準(zhǔn)光源”確定測(cè)量?jī)x器的工作狀態(tài)后，對(duì)接受一定照射量的熱釋光進(jìn)行測(cè)量，各處特定條件下的刻度系數(shù)來(lái)表示其靈敏度。以LiF(Mg，Ti)(TLD-100)為標(biāo)準(zhǔn)，其它類型的熱釋光探測(cè)器的靈敏度與LiF(Mg，Ti)(TLD-100)比較后得到的值即為相對(duì)靈敏度。2.6、LET效應(yīng)是指某些熱釋光材料會(huì)存在靈敏度與傳能

8、線密度(Linear energy transfer， LET)的依賴性，對(duì)LiF(Mg，Ti)材料，當(dāng)LET值 >10kev/ 時(shí)出現(xiàn)靈敏度下降的趨勢(shì)，當(dāng)LET值300kev/時(shí)，靈敏度會(huì)下降10倍左右，把這種熱釋光材料靈敏度對(duì)輻射品質(zhì)的依賴性成為L(zhǎng)ET效應(yīng)。對(duì)于我們使用的LiF(Mg，Cu，P)材料，LET效應(yīng)相對(duì)要小一些，即性能更為優(yōu)越，同時(shí)對(duì)常見(jiàn)的X、射線，由于能量均較低，因此對(duì)LET效應(yīng)可以折合計(jì)算在最后的響應(yīng)中從而可以忽略；對(duì)于變化劇烈的輻射場(chǎng)，則需要針對(duì)不同的LET值做不同的考慮。2.7、光效應(yīng)輻照過(guò)后的熱釋光材料受到強(qiáng)光照射會(huì)發(fā)生2種效應(yīng)光衰退和光響應(yīng)，前者是指光照射后原

9、理的輻照熱釋光會(huì)衰減，一般以紅外線效應(yīng)最為明顯；后者是指光照射后會(huì)產(chǎn)生熱釋光響應(yīng)，一般以紫外線效應(yīng)最為明顯。因此，當(dāng)輻照過(guò)后的熱釋光探測(cè)器，如果不及時(shí)進(jìn)行讀數(shù)而需要長(zhǎng)期存放的話，需要在暗光條件下保存，進(jìn)來(lái)減少外來(lái)光的影響；2.8、衰退和重復(fù)使用熱釋光材料輻照后熱釋光衰減的現(xiàn)象稱為衰退，放置時(shí)間越長(zhǎng)，放置溫度越高，衰退越嚴(yán)重，并且低溫?zé)後尮夥灞雀邷責(zé)後尮夥逅ネ烁鼮閲?yán)重。由于輻照過(guò)后自由電子和空穴都不存在了，因此它不能重復(fù)讀數(shù)；但由于電子陷阱和激活能級(jí)仍然存在，所以可以對(duì)熱釋光材料重復(fù)使用，方法是對(duì)讀數(shù)過(guò)后的熱釋光探測(cè)器在一定溫度下恒溫加熱一段時(shí)間，即進(jìn)行所謂的退火，就可以是熱釋光探測(cè)器基本恢復(fù)原

10、狀而可以重復(fù)使用，物理原理請(qǐng)參考相關(guān)參考材料，不過(guò)靈敏度往往會(huì)發(fā)生變化，因此在使用多次后需要對(duì)熱釋光探測(cè)器重新刻度。對(duì)于實(shí)驗(yàn)采用的GR-200型探測(cè)器，其退火條件是：低溫退火溫度為140、退火時(shí)間4min， 高溫退火和測(cè)量溫度均為240， 高溫退火時(shí)間10min。不過(guò)一般情況下只要使用高溫退火就可以了。3、熱釋光探測(cè)器特點(diǎn)及性能參數(shù)熱釋光劑量計(jì)用于個(gè)人、環(huán)境劑量監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)如下：組織等效性好，靈敏度高，線性范圍寬，能量響應(yīng)好，可以較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的累積劑量，性能穩(wěn)定，使用方便，并可對(duì)、n、p、X等各種射線及粒子的輻射劑量進(jìn)行測(cè)量，因此熱釋光劑量法在輻射防護(hù)測(cè)量，特別是在個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)中得到了廣泛

11、應(yīng)用。以當(dāng)前實(shí)驗(yàn)采用的熱釋光探測(cè)器GR-200圓片型探測(cè)器為例，其性能如下：型號(hào)GR-200材料LiF(Mg，Cu，P)用途測(cè)量X、射線累積劑量*能量響應(yīng)(30keV3MeV的光子)<20%相對(duì)靈敏TLD-10062線性范圍100nGy12Gy探測(cè)閾0.1Gy4、熱釋光讀數(shù)儀的工作原理 熱釋光探測(cè)器受射線照射時(shí)能儲(chǔ)存部分輻射能，它被加熱時(shí)，這部分能量以輻射熱釋光的形式放出。熱釋光強(qiáng)度隨加熱條件而變化，兩者之間的函數(shù)關(guān)系稱發(fā)光曲線。某段區(qū)間內(nèi)發(fā)光曲線下的面積，即該段區(qū)間內(nèi)總光子數(shù)與被測(cè)TL探測(cè)器在輻射場(chǎng)中的吸收劑量成線性關(guān)系。熱釋光劑量?jī)x就是根據(jù)這種特性設(shè)計(jì)的。 為提高測(cè)量精度和改善整機(jī)的

12、可靠性，現(xiàn)在的讀數(shù)儀用單片機(jī)控制加熱測(cè)量過(guò)程。光學(xué)系統(tǒng)則將熱釋光探測(cè)器發(fā)射的光子高效率地收集到光電倍增管光陰極上轉(zhuǎn)換成電流。調(diào)節(jié)光電倍增管的工作高壓可調(diào)整其放大系數(shù)，從而控制儀器的靈敏度。儀器的靈敏度用一個(gè)光強(qiáng)恒定的參考光源校正。光電流經(jīng)電流-頻率(i-f)轉(zhuǎn)換器變成脈沖信號(hào)；在單片機(jī)控制下對(duì)此脈沖作累積計(jì)數(shù)，結(jié)果由數(shù)碼管顯示。測(cè)量結(jié)果同時(shí)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器供打印機(jī)記錄并可供計(jì)算機(jī)調(diào)用。5、熱釋光劑量計(jì)的刻度原理由于熱釋光測(cè)量是相對(duì)測(cè)量方法，因此熱釋光探測(cè)器在使用之前需要進(jìn)行刻度。劑量計(jì)在測(cè)讀儀器上的測(cè)量讀數(shù)是一相對(duì)值，需要通過(guò)刻度系數(shù)把儀器測(cè)量讀數(shù)換算成劑量值。用于劑量刻度和監(jiān)測(cè)用劑量計(jì)，應(yīng)是同

13、批型號(hào)規(guī)格的劑量計(jì)。刻度時(shí)，應(yīng)使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或ISO規(guī)定的X或參考源，且所有輻射源值都應(yīng)溯源到國(guó)家相應(yīng)一級(jí)或次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。下面介紹一下刻度涉及的內(nèi)容：5.1、“刻度”的概念“刻度”一詞在TLD應(yīng)用中常被稱做“校準(zhǔn)”或“標(biāo)定”。實(shí)際上刻度是在受控的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下，定量確定劑量計(jì)讀數(shù)與被測(cè)量值關(guān)系的全部過(guò)程。由此可見(jiàn)，如果獲得一組沒(méi)有經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)TLD的讀數(shù)是沒(méi)有任何實(shí)際意義的，因?yàn)闆](méi)有經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)這一環(huán)節(jié)就是沒(méi)有給TLD讀數(shù)賦值。換句話說(shuō)，在校準(zhǔn)中，如果采用不同的約定真值做為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)TLD相同讀數(shù)的解讀是不一樣的。5.2、刻度因子N（刻度系數(shù)）刻度因子N是劑量計(jì)要定度的約定真值H除以讀數(shù)儀的讀數(shù)M所得的商，即

14、： 在實(shí)際工作中，特別是在首次TLD刻度因子的確定中，TLD的刻度因子是通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下照射一條校準(zhǔn)曲線(刻度曲線)完成的。將TLD分成若干組(一般57組)，然后照射不等的約定真值Hi（比如照射量或吸收劑量），經(jīng)測(cè)量可獲得若干組TLD讀數(shù)的平均值Mi，最后采用最小二乘方法或多組值Ni平均值法計(jì)算刻度因子。5.3、約定真值在TLD校準(zhǔn)中，有兩類量常被認(rèn)為是約定真值的量。一類是劑量學(xué)物理量，另一類是劑量學(xué)實(shí)用量。(1) 劑量學(xué)物理量主要包括空氣比釋動(dòng)能Ka、空氣吸收劑量Da和照射量X。在校準(zhǔn)TLD中，物理量的約定真值是采用可溯源標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)得的。在輻射防護(hù)領(lǐng)域中的光子外照射劑量測(cè)量中，可以認(rèn)為空

15、氣比釋動(dòng)能Ka、空氣吸收劑量Da和照射量x在數(shù)值上的關(guān)系是足夠精確的。(2) 劑量學(xué)實(shí)用量主要包括周圍劑量當(dāng)量H*(d)和定向劑量當(dāng)量H'(d)、個(gè)人淺表和深部劑量當(dāng)量Hp(d)。我們知道，在放射防護(hù)中常常使用組織或器官有效劑量等防護(hù)量做為劑量限值和劑量約束的基本量。但是，防護(hù)量是不可直接測(cè)量的。因此，在1985年ICRU推薦了上述4個(gè)實(shí)用量來(lái)做為放射防護(hù)評(píng)價(jià)的量。實(shí)用量既可實(shí)測(cè)，又可通過(guò)蒙特卡羅方法計(jì)算。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)劑量學(xué)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，為了簡(jiǎn)化和方便溯源的目的，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室給出的實(shí)用量約定真值是通過(guò)ISO，ICRU，ICRP以及我國(guó)GB/T12162.3-2004推薦的參考條件下的換算系

16、數(shù)F(d)確定的，因此需要有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件才能完成。在進(jìn)行環(huán)境劑量計(jì)校準(zhǔn)時(shí)，可以通過(guò)物理量直接進(jìn)行刻度，方法是用標(biāo)準(zhǔn)劑量?jī)x器測(cè)量校準(zhǔn)點(diǎn)處的空氣比釋動(dòng)能率Ka或吸收劑量率Da：標(biāo)準(zhǔn)儀器經(jīng)能量響應(yīng)、方向性響應(yīng)、量程線性等一系列校正后，如果標(biāo)準(zhǔn)儀器的電離室是非密封的，還應(yīng)對(duì)測(cè)量時(shí)溫度、氣壓進(jìn)行修正，最后確定校準(zhǔn)點(diǎn)空氣比釋動(dòng)能約定真值H。在滿足電子平衡條件的基礎(chǔ)上在同一點(diǎn)處放上TLD照射一段時(shí)間獲得相當(dāng)?shù)奈談┝浚缓笸ㄟ^(guò)讀數(shù)儀得到讀數(shù)M，這樣就可以得到刻度系數(shù)，即可得到TLD讀數(shù)M和真實(shí)值H之間的關(guān)系。在進(jìn)行X、射線個(gè)人劑量計(jì)的刻度時(shí)，劑量計(jì)應(yīng)放在能夠模擬人體軀干的體模上進(jìn)行。目前用于個(gè)人劑量計(jì)刻度

17、的體模，是采用直徑為30cm的ICRU球。對(duì)于體積較小的劑量計(jì)可以直接采用這種體模，對(duì)于體積較大的劑量計(jì)，很難在球面上找到劑量計(jì)大小的均勻場(chǎng)，這樣便會(huì)給劑量計(jì)的刻度帶來(lái)很大困難。因此，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)推薦了用30cm×30cm×15cm有機(jī)玻璃(PMMA)材料做成的平板體模(IAEA體模)代替ICRU球。在射線入射方向體模表面用2.5mm厚的有機(jī)玻璃，其余各面均使用10mm厚的有機(jī)玻璃粘結(jié)而成，上面開(kāi)口作為注水窗，并在里面充入蒸餾水?？潭葧r(shí)，劑量計(jì)緊貼入射窗口表面進(jìn)行照射。環(huán)境劑量計(jì)的刻度，可以用周圍劑量當(dāng)量H*(p)進(jìn)行刻度，也可以用照射量、空氣比釋動(dòng)能或空氣吸收劑量進(jìn)行刻

18、度。對(duì)治療級(jí)及中子反照劑量計(jì)必須在與人體相近的標(biāo)準(zhǔn)體模上進(jìn)行。在上述條件下使TLD獲得一定的吸收劑量，并得到讀數(shù)M，并由下列公式來(lái)得到約定真值，確定校準(zhǔn)點(diǎn)個(gè)人劑量當(dāng)量，Hp(10)和周圍劑量當(dāng)量H*(10)約定真值的公式分別是：Hp(10)=Fp(10)·Ka和H*(10)=F*(10)·Ka，從而TLD測(cè)量Hp(10)校準(zhǔn)因子的公式為Np=Fp(10)·Ka/M，測(cè)量H*(10)校準(zhǔn)因子的公式為N*=F*(10)·Ka/M。從上述介紹可以看到，整個(gè)刻度原理比較簡(jiǎn)單，重要的是需要達(dá)到一定的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行刻度以及符合上述的標(biāo)準(zhǔn)。6、常用刻度方法介紹并舉例劑量

19、計(jì)標(biāo)定通常采用刻度曲線法、單點(diǎn)劑量標(biāo)定法和自身標(biāo)定法等，這里利用第一種。 刻度曲線法（最小二乘法）：這種方式是最常見(jiàn)也是最常用的方法，特別當(dāng)在非線性區(qū)（亞線性和超線性）使用的情況下，只有采用此方法標(biāo)定劑量計(jì)。方法是取一組探測(cè)器作為標(biāo)定探測(cè)器，分成幾組照射不同劑量，畫出曲線。這樣待標(biāo)定劑量可根據(jù)其讀數(shù)直接從標(biāo)定曲線上查出。在這里利用讀數(shù)儀的TLD讀數(shù)值和刻度源照射劑量值進(jìn)行擬合出一條直線， 計(jì)算公式為按最小二乘法原理得出的公式: ，其中，y為熱釋光讀出器計(jì)數(shù)，x為照射器的照射量，k為曲線斜率，b為曲線截距，k和b按下式計(jì)算： 式中，n為照射劑量點(diǎn)的個(gè)數(shù)，在本例中n=8，受照劑量可通過(guò)擬合得到的直

20、線查出或擬合后的公式計(jì)算得出。在1次測(cè)量中，每個(gè)劑量點(diǎn)測(cè)量20次的熱釋光讀出器平均計(jì)數(shù)， 如表1所示。表1 熱釋光讀出器平均計(jì)數(shù)X(mR)50100150200250300350400y(平均計(jì)數(shù))58115172229286343401457根據(jù)上述最小二乘法擬合得到的直線方程為: y=1.16x4.5， 從而根據(jù)照射量與吸收劑量的轉(zhuǎn)換關(guān)系，注意單位需要從倫琴R化為戈瑞Gy，可得：從上式可以得到讀數(shù)儀計(jì)數(shù)y和實(shí)際吸收劑量之間的關(guān)系。三、儀器簡(jiǎn)介及操作3.1、儀器性能RGD3A/B采用單片機(jī)控制測(cè)量程序，量程0.01Gy10Gy；升溫速率140/s，恒溫高至400（特殊時(shí)可達(dá)600）；自動(dòng)扣除

21、預(yù)設(shè)本底；運(yùn)用半導(dǎo)體制冷技術(shù)使光電倍增管恒溫，降低噪聲，光源穩(wěn)定度小于0.5%（連續(xù)10h）；與GR200A探測(cè)器配合，探測(cè)閾可達(dá)0.095Gy；工作環(huán)境：溫度045，相對(duì)濕度95%；外形尺寸：480×400×220mm3；重量27kg?？煞奖愕馗鼡Q加熱盤，測(cè)量多種類型熱釋光探測(cè)器，如圓片、方片、玻璃管及粉末等。TLD400型劑量盒，可裝載不同類型探測(cè)器，主要用于個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)，佩戴使用極為方便。 這里我們采用的GR-200型熱釋光探測(cè)器即為與上述讀數(shù)儀配套類型探測(cè)器；3.2、儀器操作本實(shí)驗(yàn)涉及到的儀器基本操作，詳見(jiàn)RGD3A/B儀器使用說(shuō)明書；四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.1、實(shí)驗(yàn)材料與

22、裝置不銹鋼容器一個(gè)，內(nèi)放16片GR-200系列的GR-200A型LiF(Mg，Cu，P)TLD冷壓燒結(jié)型熱釋光探測(cè)器，規(guī)格尺寸為4.5mm×0.8mm； RGD3A型熱釋光讀數(shù)儀一臺(tái)； Ra-226點(diǎn)源一個(gè)，活度A=0.5mCi；4.2、實(shí)驗(yàn)步驟：4.2.1、儀器準(zhǔn)備及設(shè)置1)、接通RGD3A讀數(shù)儀電源，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，并按下“高壓”鍵，預(yù)熱30分鐘以上；2)、查看計(jì)算機(jī)是否與RGD3A的連接串口是否完好；打開(kāi)計(jì)算機(jī)，進(jìn)入OS后打開(kāi)“熱釋光測(cè)量軟件”，用戶不變，密碼“TLPS”；3)、抽出加熱盤，按下10s鍵，檢查靈敏度值(儀器左上角數(shù)碼管顯示的值)，一般為13.7±0.1，

23、如果偏離超過(guò)上述范圍，利用旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)恢復(fù)，并讀數(shù)2次以上方可，在儀器使用過(guò)程中每測(cè)量34次需要重新進(jìn)行靈敏度檢查；4)、確定測(cè)量程序，其基本步驟如下：調(diào)節(jié)熱釋光讀數(shù)儀，使之處于不同階段的線形升溫狀態(tài)，選擇合理的預(yù)熱、測(cè)量、退火三個(gè)階段的溫度和穩(wěn)定時(shí)間以及升溫周期；通過(guò)RGD3A型的測(cè)量軟件，我們就可以看到GR-200型探測(cè)器的發(fā)光曲線，并由升溫曲線來(lái)決定上述3個(gè)過(guò)程的具體參數(shù)；由于我們這里采用的GR-200型探測(cè)器是成熟的商用產(chǎn)品，因此這里的測(cè)量程序一般應(yīng)采用熱釋光探測(cè)器制造商推薦的程序。 對(duì)LiF(Mg，Cu，P)圓片狀探測(cè)器，在RGD3A/B型熱釋光儀上，一般采用升溫速率為15/s，第一

24、恒溫135(8s)，第二恒溫240(12s)，在RGD3A/3B型儀器中的“M2”鍵已經(jīng)有了相關(guān)的程序設(shè)定，在測(cè)量時(shí)按一下“M2”鍵就可以設(shè)置好上述參數(shù)了。4.2.2、具體實(shí)驗(yàn)步驟：1)、TLD使用前退火 退火過(guò)程應(yīng)在專用退火爐中進(jìn)行。各種TLD的退火條件如下： GR-100 400，1小時(shí)（100，2小時(shí)） GR-100M 280290，30分鐘 GR-200 240±5，10分鐘 當(dāng)退火爐的溫度穩(wěn)定在設(shè)定值時(shí)，將裝有熱釋光探測(cè)器的退火盤送入爐腔（探測(cè)器要單層平放，嚴(yán)禁采用堆放或筒裝方式）。當(dāng)所標(biāo)溫度再次達(dá)到設(shè)定值時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。退火結(jié)束，迅速將退火盤取出，置于預(yù)先開(kāi)啟的電扇下冷卻到室

25、溫。退火過(guò)程中，如退火裝置通有3升/分鐘的氮?dú)鈩t效果更好。2)、TLD的篩選TLD的篩選照射必須使用專門的照射器，但目前沒(méi)有到位，實(shí)驗(yàn)采用替代解決手段。 a）、為保持清潔，使用鑷子把上述16片熱釋光探測(cè)器在托盤上排成4×4的小方陣，每片之間間隔0.51mm，使得方陣中心與射束中軸重合，并把TLD放置在非常厚的鐵質(zhì)托盤上，此時(shí)不但可以充分利用射束的均勻性，還可以借助厚的鐵質(zhì)托盤提供的強(qiáng)的反散射能力彌補(bǔ)部分差異。其具體原理已經(jīng)借助MCNP加以證實(shí)，見(jiàn)圖6、圖7.所示。 b）、把上述托盤放在放射源下，照射2030分鐘，具體放置如下圖8所示，注：要盡量使源的準(zhǔn)直孔軸線和方陣中軸線重合，使TL

26、D受到盡可能均勻的照射：圖6、實(shí)驗(yàn)中的Ra-226的射線徑跡圖7、Ra-226點(diǎn)源在鐵盤上的劑量分布情況 c)、把上述輻照后的16片TLD，按照上述的測(cè)量程序分別再次讀數(shù)，并依次記錄，按照讀數(shù)篩選掉讀數(shù)差異太大的TLD，把剩余的TLD讀數(shù)求標(biāo)準(zhǔn)差，使之不超過(guò)5%。3)、TLD的刻度這里是把TLD的讀數(shù)M與射線在空氣中的吸收劑量D聯(lián)系起來(lái)。a)、對(duì)選好的TLD再次進(jìn)行退火；b)、把TLD分為若干對(duì)，放置在事先放置好的射線場(chǎng)中，并用尺子分別確定照射距離X，在位置擺放好以后，照射30分鐘，如下圖所示：c)、照射完畢后，對(duì)TLD再次進(jìn)行測(cè)量，測(cè)定測(cè)量值Mi并加以記錄；d)、利用前面二(6)中的理論計(jì)算公式計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的吸收劑量Di；e)、按照上述最小二乘法利用Mi和Di的值進(jìn)行刻度，得到刻度曲線，確定了刻度系數(shù)；4)、