熱釋光劑量測試系統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,會吸收部分輻射能量并儲存在晶格缺陷中。當這些材料經過加熱時,儲存在材料中的能量會以光的形式釋放出來。釋放的光被光電探測器捕捉并轉化為電信號,進而計算出該樣品吸收的輻射劑量。

1.熱釋光探測器:熱釋光探測器是系統中的核心組件。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等元素相結合時,能產生較強的熱釋光信號。
2.激發裝置:激發裝置用于加熱熱釋光材料,以使其釋放儲存的輻射能量。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測量結果有重要影響。
3.光譜測量系統:當熱釋光材料釋放光時,使用光譜測量系統(如光譜儀、光電二極管、光電倍增管等)來檢測光的強度和波長。不同類型的輻射會在不同波長范圍內釋放不同強度的光,通過測量這些光信號,可以精確推算出輻射劑量。
4.數據處理系統:數據處理系統是重要組成部分。它負責對采集到的信號進行分析和處理,進而計算出輻射劑量。系統通常配備專業的計算軟件,能夠進行數據校準、誤差修正、劑量計算等。
5.劑量校準源:為確保測試結果的準確性,系統需要進行劑量校準。常用的校準源包括標準化的γ射線源(如137Cs、60Co等)。通過已知的輻射源進行校準,可以確保系統的測量結果與標準劑量的對應關系。
熱釋光劑量測試系統的應用領域:
1.放射性劑量監測:TLD系統常用于職業輻射工作者的劑量監測。通過佩戴熱釋光劑量計,可以長期跟蹤工作人員的輻射劑量,并確保其輻射暴露不會超過安全限值。此類應用常見于核電站、放射科、實驗室等輻射環境較為復雜的場所。
2.醫學影像領域:在醫學影像診斷中,X射線和CT掃描等放射性檢查的使用普遍,用于評估患者和醫護人員的輻射暴露量。這有助于確保患者所接受的輻射劑量處于安全范圍內,并減少不必要的輻射傷害。
3.環境輻射監測:還可應用于環境輻射監測,如在核電站周邊、輻射污染地區等環境中,監測輻射劑量水平,確保環境安全。
4.核能領域:在核能的生產和使用過程中,輻射的監測尤為重要。TLD系統用于監控核能廠內部的輻射環境,確保工作人員和周邊環境的安全。
5.空間輻射測量:由于宇航員在太空中暴露于高能輻射,熱釋光劑量計被廣泛應用于空間輻射的測量,以保護宇航員免受太空輻射的危害。