热释光个人剂量检测课件
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实验四:利用热释光剂量探测器thermoluminescent detector (TLD)测量γ射线的累积剂量一、实验目的1、了解LiF(Mg,Cu,P)热释光材料用于剂量测量的原理及特性;2、掌握使用热释光剂量计测量个人剂量、环境剂量的基本原理和过程;3、掌握热释光相关仪器的组成和基本使用方法;二、实验原理1、能带理论按照能带理论,晶体物质的电子能级属于两种能带:处于基态的已被电子占满的允许能带,称为满带;没有电子填入或尚未填满的容许能带,称为导带。
它们被一定宽度的禁带所隔开。
在晶体中,由于存在杂质原子以及有原子或离子的缺位和结构位错等,从而造成晶体结构上的缺陷。
这些缺陷破坏了电中性,形成了局部电荷中心,它们能吸引和束缚电荷,在能带图上,也就是相当于在禁带中存在一些孤立的局部能级。
在靠近导带下面的局部能级能够吸附电子,又称为陷阱;在靠近满带上面的局部能级能够吸附空穴,称为激发能级。
在没有受到辐射照射前,电子陷阱是空着的,而激活能级是填满电子的,具体见图1。
导带陷阱禁带激活能级导带禁带价带陷阱图1、晶体能带图图2、F、H中心的形成图3、热释光发光机理当辐射如γ、X、β射线照射晶体时,产生电离或激发,使价带或激发能级中的电子受激而进入导带成为自由电子(图2过程①),同时在价带或激发能级中产生空穴,根据能量最小原则,这些空穴落入激活能级的概率最大,俘获了空穴的激活能级称为H中心。
类似的,进入导带的电子落入电子陷阱的概率也最大(图2过程②),称俘获电子的陷阱为F中心。
在测量过程中对晶体加热,俘获的电子受热以后,获得足够的能量摆脱陷阱束缚跃回低能态,与空穴结合,同时多余的能量以可见光形式释放,称为辐射热释光(简称热释光,符号TL),见图3。
晶体受热时发光量越大,表征它接受的累积辐射量越大。
2、热释光探测器主要剂量学特性2.1、储能性热释光磷光材料吸收的辐射能量一部分转变为电子的势能,电子被束缚在亚稳态的陷阱中,使这部分辐射能量被热释光磷光材料有效存储,直到测量时才释放出来,材料吸收的能量越多(吸收剂量越大),产生的自由电子越多,被俘获到陷阱中产生的电子即F中心也越多,那么储存的辐射能量也就越多。
实验四:利用热释光剂量探测器thermoluminescent detector (TLD)测量γ射线的累积剂量一、实验目的1、了解LiF(Mg,Cu,P)热释光材料用于剂量测量的原理及特性;2、掌握使用热释光剂量计测量个人剂量、环境剂量的基本原理和过程;3、掌握热释光相关仪器的组成和基本使用方法;二、实验原理1、能带理论按照能带理论,晶体物质的电子能级属于两种能带:处于基态的已被电子占满的允许能带,称为满带;没有电子填入或尚未填满的容许能带,称为导带。
它们被一定宽度的禁带所隔开。
在晶体中,由于存在杂质原子以及有原子或离子的缺位和结构位错等,从而造成晶体结构上的缺陷。
这些缺陷破坏了电中性,形成了局部电荷中心,它们能吸引和束缚电荷,在能带图上,也就是相当于在禁带中存在一些孤立的局部能级。
在靠近导带下面的局部能级能够吸附电子,又称为陷阱;在靠近满带上面的局部能级能够吸附空穴,称为激发能级。
在没有受到辐射照射前,电子陷阱是空着的,而激活能级是填满电子的,具体见图1。
导带陷阱禁带激活能级导带禁带价带陷阱图1、晶体能带图图2、F、H中心的形成图3、热释光发光机理当辐射如γ、X、β射线照射晶体时,产生电离或激发,使价带或激发能级中的电子受激而进入导带成为自由电子(图2过程①),同时在价带或激发能级中产生空穴,根据能量最小原则,这些空穴落入激活能级的概率最大,俘获了空穴的激活能级称为H中心。
类似的,进入导带的电子落入电子陷阱的概率也最大(图2过程②),称俘获电子的陷阱为F中心。
在测量过程中对晶体加热,俘获的电子受热以后,获得足够的能量摆脱陷阱束缚跃回低能态,与空穴结合,同时多余的能量以可见光形式释放,称为辐射热释光(简称热释光,符号TL),见图3。
晶体受热时发光量越大,表征它接受的累积辐射量越大。
2、热释光探测器主要剂量学特性2.1、储能性热释光磷光材料吸收的辐射能量一部分转变为电子的势能,电子被束缚在亚稳态的陷阱中,使这部分辐射能量被热释光磷光材料有效存储,直到测量时才释放出来,材料吸收的能量越多(吸收剂量越大),产生的自由电子越多,被俘获到陷阱中产生的电子即F中心也越多,那么储存的辐射能量也就越多。
热释光辐射剂量测量学院:理工学院专业:核工程与核技术学号:08345002实验人:赖滔合作者:麦宇华一、实验目的1、了解热释光测量仪的工作原理,并掌握热释光测量仪的正确使用方法;2、测量分析Al2O3:C元件的发光曲线,了解发光曲线的意义;3、了解热释光剂量计的温度稳定性;4、测量Al2O3:C元件的剂量响应曲线;5、测量未知剂量的热释光曲线,确定其照射剂量。
二、实验原理1、热释光物质收到电离辐射等作用后,将辐射能量储存于陷阱中。
当加热时,陷阱中的能量便以光的形式释放出来,这种现象称为热释发光。
具有热释发光特性的物质称为热释光磷光体(简称磷光体),如锰激活的硫酸钙[CaSO4(Mn)]、镁钛激活的氟化锂[LiF(Mg、Ti)]、氧化铍[BeO]等。
磷光体的发光机制可以用固体的能带理论解释。
假设磷光体内只存在一种陷阱,并且忽略电子的多次俘获,则热释光的强度I为:I=nSexp(-)这里,S为一常数,k是波尔兹曼常数,T是加热温度(K),n是所在考虑时刻陷阱能级ε上的电子数。
强度I与磷光体所吸收的辐射能量成正比,因此通常用光电倍增管测量热释光的强度就可以探测辐射及确定辐射剂量。
2、发光强度曲线热释光的强度与加热温度(或加热时间)的关系曲线叫做发光曲线。
如图1所示。
警惕受热时,电子首先由较浅的陷阱中释放出来,当这些陷阱中储存的电子全部释放完时,光强度减小,形成图中的第一个峰。
随着加热温度的增高,较深的陷阱中的电子被释放,又形成了图中其它的峰。
发光曲线的形状与材料性质、加热速度、热处理工艺和射线种类等有关。
对于辐射剂量测量的热释光磷光体,要求发光曲线尽量简单,并且主峰温度要适中。
发光曲线下的面积叫做发光总额。
同一种磷光体,若接受的照射量一定,则发光总额是一个常数。
因此,原则上可以用任何一个峰的积分强度确定剂量。
但是低温峰一般不稳定,有严重的衰退现象,必须在预热阶段予以消除。
很高温度下的峰是红外辐射的贡献,不适宜用作剂量测量。
个人剂量1.热释光测量中的个人剂量监测的是:(A)A.剂量当量B.当量剂量C.有效剂量D.吸收剂量2.确定热释光测量系统的探测限时,已退火剂量元件放置周期:(D)A.30天 B.60天 C.90天 D.与服务监测周期一致3.当热释光测量系统的测量误差超过(B)A.10% B.15% C.30% D.50%4.确定热释光测量系统的探测限时剂量元件控制在:(B)A.3%以内 B.5%以内 C.10%以内 D.都可以5. 对于年龄为16岁~18岁的就业培训的徒工和在该年龄段的在校学习的学生从事放射工作,应控制其职业照射使之不超过下述相应的限值:(B )A.年有效剂量,5mSv;B.年有效剂量,6mSv;C.年有效剂量,15mSv;D.年有效剂量,20mSv。
6. 在个人剂量监测中,刻度系数刻的是(A )A.热释光测量系统B.热释光测量仪C.人员操作D.元件7. 个人剂量测量中A类不确定度的典型来源之一是:(A )A.剂量元件灵敏度非一致性B.剂量元件的方向依赖性C.剂量元件的能量依赖性D.校准误差8. 测量LiF:Mg,Cu,P元件时,仪器升温程序宜设置为:(C)A.“预热”:100°C,15秒,“测量”:150°C,20秒B.“预热”:130°C,5秒,“测量”:230°C,20秒C.“预热”:140°C,15秒,“测量”:240°C,20秒D.以上都可以9.热释光剂量测量中,实验室质量控制措施为:(A)A. 选片,元件退火,刻度,光源检查B.剂量计收发,C.被监测单位留本底D.正确佩戴10. 测量热释光元件时,仪器升温程序设置“预热阶段”是为了(A)A.消除不稳定的低温峰B.消除稳定的剂量峰C.消除不稳定的高温峰D.两者都不是11.在个人剂量监测中,为了扣除环境本底及剂量计自生本底等的贡献,一般需要每个被监测单位(C)A. 佩戴多一个剂量计B. 不放本底剂量计C. 放置本底剂量计D.以上都不对12.本底剂量计一般要求放在:(A)A.无额外辐照的单位办公室B.X光室C.探伤室D.有放射源的地方13.对单一成份未知能量的γ或X射线,外照射个人监测应使用:(C)A. 鉴别式个人剂量计B. 非鉴别式个人剂量计C. 电子剂量计D. 以上都可以14.在预期外照射剂量大大超过剂量限值的情况下,工作人员应佩带:(D)A. 常规个人剂量计B. 电子剂量计C. 鉴别式个人剂量计D. 常规个人剂量计+报警式个人剂量计15.对于短期工作和临时进入放射工作场所的人员(包括参观人员和检修人员等)应:(C)A. 常规个人剂量计B. 鉴别式个人剂量计C. 佩带直读式个人剂量计D. 常规个人剂量计+报警式个人剂量计16.在预期外照射剂量大大超过剂量限值的情况下,工作人员应佩带:(D)A. 常规个人剂量计B. 电子剂量计C. 鉴别式个人剂量计D. 常规个人剂量计+报警式个人剂量计17.在预期外照射剂量大大超过剂量限值的情况下,工作人员应佩带:(D)A. 常规个人剂量计B. 电子剂量计C. 鉴别式个人剂量计D. 常规个人剂量计+报警式个人剂量计18.在预期外照射剂量大大超过剂量限值的情况下,工作人员应佩带:(D)A. 常规个人剂量计B. 电子剂量计C. 鉴别式个人剂量计D. 常规个人剂量计+报警式个人剂量计19.在预期外照射剂量大大超过剂量限值的情况下,工作人员应佩带:(D)A. 常规个人剂量计B. 电子剂量计C. 鉴别式个人剂量计D. 常规个人剂量计+报警式个人剂量计20.在一个监测周期内累积剂量的损失应不大于:(B)A. 5%B. 10%C. 15%D. 20%21.个人剂量计基本性能要求中,对于常规监测:(D)A. 量程上限一般应达1Sv;B. 量程上限一般应达10Sv;C. 量程上限一般应达100Sv;D. 以上都不对22.人员个人监测包括( B )A. 工作场所监测B. 外照射、内照射、表面污染监测C. 外照射、空气污染、表面污染D. 环境监测23.个人剂量监测年剂量调查水平为( A )A.5 mSvB.10 mSvC.20 mSvD.50 mSv24.正常本底地区,天然辐射对成年人造成的平均年有效剂量约:( B )A. 20 mSv/年B. 2.4 mSv/年C. 5 mSv/年D.以上都不是25. 在人工辐射源中,对人类照射剂量贡献最大的是:(B)A.核电B.医疗照射C.氡子体D.吸烟26.申请X、γ、β外照射个人剂量监测的,可共享的是:(E)A热释光剂量仪或其他测读装置;B.热释光剂量计(元件)或其他剂量计元件;C.退火装置或其他测读附属装置;D.数据处理计算机系统;E.剂量计元件照射系统。
广东海洋大学学生实验报告书实验名称:热释光剂量测量课程名称:光纤与光电技术综合实验学院(系):专业:电子科学与技术班级:学生姓名:学号:实验地点:【实验目的】1.了解热释光测量仪的工作原理,并掌握热释光测量仪的正确使用方法。
2.测量分析热释光发光曲线。
3.测量热释光剂量的响应曲线。
【实验原理】1.热释光物质受到电离辐射等作用后,将辐射能量储存与陷阱中。
当加热时,陷阱中的能量便以光的形式释放出来,这种现象称为热释发光。
具有热释发光特性的物质称为热释光磷光体(简称磷光体),如锰激活的硫化钙[CaSO4(Mn)]、镁钛激活的氟化锂[LiF(Mg、Ti)]、氧化铍[BeO]等。
磷光体的发光机制可以用固体的能带理论解释。
假设磷光体内只存在一种陷阱,并且忽略电子的多次俘获,则热释光的强度I为:I=nSexp(﹣ε/κΤ) (1) 这里,S为一常熟,k为波尔兹曼常数,T为加热温度(K),n是在所考虑时刻陷阱能级上的电子数。
强度I与磷光体所吸收的辐射能量成正比,因此通常用光电倍增管测量热释光的强度,就可以探测辐射及确定辐射剂量。
2.发光强度曲线热释光的强度与加热温度(或加热时间)的关系曲线叫做发光曲线。
如图1所示。
晶体受热时,电子首先由较浅的陷阱中释放出来,当这些陷阱中储存的电子全部释放完时,光强度减小,形成图中的第一个峰。
随着加热温度的增加,较深的陷阱中的电子被释放,又形成了图中的其它的峰。
发光曲线的形状与材料性质、加热速度、热处理工艺和射线种类等有关。
对于辐射剂量测量的热释光磷光体,要求发光曲线尽量简单,并且主峰温度要适中。
发光曲线下的面积叫做发光总额。
同一种磷光体,若接受的照射量一定,则总发光额是一个常数。
因此,原则上可以用任何一个峰的积分强度确定剂量。
但是低温峰一般不稳定,有严重的衰退现象,必须在预热阶段予以消除。
很高温度下的峰是红外辐射红外辐射的贡献,不适宜用作剂量测量。
对LiF元件通常测量的是210℃下的第五个峰。