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CTLD-450B轉(zhuǎn)盤式熱釋光劑量儀相對靈敏度的實驗
CTLD-450B轉(zhuǎn)盤式熱釋光劑量儀相對靈敏度的實驗
1、相對靈敏度 相對靈敏度是評價熱釋光劑量儀系統(tǒng)和熱釋光探測器的一個重要指標。在實際使用中，通常是在熱釋光讀出器某一工作狀態(tài)下對探測器進行測量，給出特定條件下的刻度系數(shù)表示其靈敏度。這里所說的相對靈敏度是相對TLD-100(LiF:Mg,Ti)探測器而言。
表1、2給出了幾種熱釋光探測器單位面積、重量的相對靈敏度結(jié)果。
表1、探測器相對靈敏度實驗結(jié)果(單位面積)
探測器 | 型 號 | 單位面積TL值 | 相對靈敏度 |
LiF:Mg,Ti | TLD-100 | 330 | 1.00 |
LiF:Mg,Ti | CTLD-100 | 408 | 1.24 |
LiF:Mg,Ti-M | CTLD-100M | 1617 | 4.90 |
LiF:Mg,Cu,P | CTLD-1000 | 13403 | 40.70 |
CaSO4:Dy (Teflon) | CTLD-10T | 1101 | 3.34 |
表2 探測器相對靈敏度實驗結(jié)果(單位重量)
探測器 | 型 號 | 單位重量TL值 | 相對靈敏度 |
LiF:Mg,Ti | TLD-100 | 113 | 1.00 |
LiF:Mg,Ti | CTLD-100 | 172 | 1.52 |
LiF:Mg,Ti-M | CTLD-100M | 635 | 5.62 |
LiF:Mg,Cu,P | CTLD-1000 | 6494 | 58.00 |
CaSO4:Dy(Teflon) | CTLD-10T | 736 | 6.53 |
表中CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M、LiF:Mg,Cu,P和CaSO4:Dy(Teflon)熱釋光探測器的單位面積的相對靈敏度分別是TLD-100(化學公司LiF:Mg,Ti熱釋光探測器產(chǎn)品)的1.24、4.90、40.70和3.34倍。單位重量的相對靈敏度分別是TLD-100的1.52、5.62、58和6.53倍。單位面積和單位重量結(jié)果的差別是由于探測器透明度不同造成的，即熱釋光探測器的相對靈敏度除和探測器的類型、大小有關外，還和探測器的透明度等因素有關。除此之外，探測器的相對靈敏度還和讀出器的光電倍增管、光學系統(tǒng)的光譜響應有關。采用不同光電倍增管和光學系統(tǒng)的讀出器其測量結(jié)果有所不同，這一因素是造成探測器相對靈敏度差別的主要原因。一般說來，熱釋光探測器可測劑量下限取決于其靈敏度的高低。靈敏度高的熱釋光探測器，其可測劑量下限值就小。適當加大探測器(面積)可以提高探測器的相對靈敏度。
2、 探測閾 探測閾是熱釋光探測器劑量特性的一個重要指標，GB-10264根據(jù)系統(tǒng)種類規(guī)定了探測器的探測閾值。
實驗方法是:取10個探測器，準備后立即讀出，給出每個探測器的讀出值(ri)，并計算出平均讀出值(
)及其標準偏差(S0)的劑量評定值(S)。
采用下式計算:
tn×S≤H
式中，tn: 具有 (n-1) 個自由度的學生分布因數(shù)(n為檢驗中使用的探測器數(shù)目)；H: 探測器最大允許限(表8)；S: 準偏差的劑量評定值(μGy)。標準偏差的評定值由下式給出:
S ＝ Sx·Fe
式中，Sx 為標準偏差；Fe 為劑量評定因數(shù)，F(xiàn)e＝C/(ri －r0)，C 為劑量評定片輻照的劑量約定真值，ri為劑量評定片的平均讀出值，r0為劑量評定本底片的平均讀出值。
表3 探測閾限值
系統(tǒng)種類 | H 值 |
P(7mg.cm-2) | 0.5mGy |
P(1000mg.cm-2) | 0.1mGy |
E(ALL)(7d) | 10μGy |
E(ALL)(30d) | 30μGy |
表4給出了幾種熱釋光探測器的探測閾結(jié)果。
表4 CTLD系列探測器探測閾結(jié)果
名 稱 | 型 號 | 規(guī)格(mm) | 探測閾(mGy) |
LiF:Mg,Ti | CTLD-100 | 3.0×3.0×1.0 | 4.45×10-2 |
LiF:Mg,Ti-M | CTLD-100M | 3.0×3.0×1.0 | 1.64×10-2 |
LiF:Mg,Cu,P | CTLD-1000 | Φ4.5×0.8 | 3.64×10-5 |
CaSO4:Dy(Teflon) | CTLD-10F | Φ5.0×0.8 | 9.10×10-4 |
表中結(jié)果表明：CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M、LiF:Mg,Cu,P 和 CaSO4:Dy(Teflon)熱釋光探測器的探測閾性能滿足GB10264的要求。
LiF:Mg,Ti探測器經(jīng)劑量敏化紫外退火后，其探測閾值約降低1/3。
熱釋光探測器的探測閾值和探測器的靈敏度有關。提高探測器的靈敏度，可降低探測器的探測閾值。適當加大探測器的厚度和面積，可以提高探測器的靈敏度，從而降低探測器的探測閾值。
3、 劑量響應 劑量響應是熱釋光探測器的一個重要參數(shù)，GB-10264要求作為必要參數(shù)給出，并根據(jù)系統(tǒng)的種類規(guī)定了探測器的輻照劑量約定真值。對個人劑量計P(ALL)輻照的劑量約定真值為10-4、10-3、10-2、10-1、1Gy；對環(huán)境劑量計E(ALL)輻照的劑量約定真值為3×10-2、10-1、1、10、102mGy。在滿足標準要求探測器輻照的劑量約定真值的條件下，本實驗將探測器輻照的劑量約定真值的崐上限增加到10Gy，其輻照的劑量約定真值為：10-5、10-4、10-3、5×10-3、10-2、5×10-2、10-1、1、5、10Gy。
采用一種活度的放射源輻照尚不能滿足本實驗所要求輻照的劑量約定真值，故崐采用不同活度的60Co輻照裝置照射。為了保證劑量的準確性，本實驗采用NPL-2560次級標準劑量儀測量輻照裝置照射位置處的照射量率。
圖7給出了LiF:Mg,Cu,P探測器平均讀出值(ri)與輻照劑量約定真值(Ci)的關系曲線。
CTLD-1000 LiF:Mg,Cu,P熱釋光探測器劑量響應關系曲線
表5給出了幾種CTLD系列熱釋光探測器線性度的實驗結(jié)果。
表5 探測器線性度實驗結(jié)果
名 稱 | 型 號 | 規(guī) 格 | 相關系數(shù) |
LiF:Mg,Ti | CTLD-100 | 4×4×0.8 | 0.999 |
| CTLD-100 | Φ4.5×0.8 | 0.985 |
LiF:Mg,Ti-M | CTLD-100M | 4×4×0.8 | 0.999 |
| CTLD-100M | Φ4.5×0.8 | 0.999 |
6LiF:Mg,Ti | CTLD-600 | 3×3×0.8 | 0.999 |
7LiF:Mg,Ti | CTLD-700 | 5×5×0.8 | 0.999 |
CaSO4:Dy(Teflon) | CTLD-10T | Φ5×0.7 | 0.996 |
LiF:Mg,Cu,P(AR) | CTLD-1000 | 4×4×0.8 | 0.999 |
LiF:Mg,Cu,P(GR) | CTLD-1000 | Φ4.5×0.8 | 0.999 |
6LiF:Mg,Cu,P | CTLD-6000 | Φ4.5×0.8 | 0.999 |
7LiF:Mg,Cu,p | CTLD-7000 | Φ4.5×0.8 | 0.999 |
以上結(jié)果表明，CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M、LiF:Mg,Cu,P、CaSO4:Dy聚四氟乙烯熱釋光探測器在10-5～10-1Gy劑量約定真值范圍內(nèi)呈線性關系。
一般來講，探測器在一定的范圍內(nèi)呈線性關系，在高于一定劑量時，探測器會崐出現(xiàn)非線性關系。LiF:Mg,Ti 熱釋光探測器的線性劑量范圍為 5×10-5～8Gy；LiF:Mg,Ti-M探測器的線性劑量范圍為2×10-5～5×102Gy；LiF:Mg,Cu,P的線性劑量范圍為1×10-7～12Gy；CaSO4:Dy聚四氟乙烯線性劑量范圍為10-5～30Gy。
人們對劑量超線性這一現(xiàn)象進行了許多研究，探討了有關機理，采取一些辦法來改善探測器的線性劑量范圍，如對LiF:Mg,Ti采用劑量敏化和紫外退火工藝處理，探測器的劑量響應范圍從10-5～8Gy增加到2×10-5～5×102Gy，同時改善了探測器的能量響應，降低了本底值，提高了靈敏度。