[科普中国]-热释光剂量计

原理

某些磷光体在制备过程中加进某些杂质，在磷光体内形成空穴，当热释光剂量计在辐射场中受到射线的辐照后，照射过后产生自由电子和空穴，后电子和空穴又被俘获（自由电子被导带俘获，空穴被激发能级俘获），而把这些晶体加热后，被俘获的电子获得足够的能量逃逸出来与空穴结合，同时多余的能量以光辐射的形式释放出来射线的能量被储存在这些空穴中，当在专门的测量仪上测量时，经对剂量计加热，储存在空穴中的射线能量便以光的形式释放出来，该光的强度与接受的能量成正比(照射量)，热释光由此而得名(TL)。2

分类热释光剂量计按其性质、形状、方式大体可分为：

①按原子序数可分为高原子序数磷光体；中原子序数磷光体；低原子序数磷光体。

②按形状可分为粉末状、片状、玻璃棒等。

③按佩戴形式可分为笔式、徽章式、项链式等。

④按用途可分为个人剂量计和环境剂量计。

高原子序数的磷光体具有较高的探测灵敏度，线性范围大，但组织等效欠佳；低原子序数的磷光体组织等效好，但一般情况下灵敏度欠佳；中等原子序数的磷光体同时具有二者的特性。片状剂量计具有灵敏度高，但自身本底高且易污染和变形等缺点；粉末状的剂量训一具有同时获得较多同一样本的读数，灵敏度也较高，但处理较麻烦且易污染;玻璃棒剂量计可以克服以上的缺点，但由于玻璃管的壁厚不一、容积大小有别装的磷光体粉末或多或少，所以分散度较大，在选择同一档次的元件时耗费的时间较多，尤其是同一K值的元件，在需要量较大时很难满足。徽章式、笔式和项链式剂量训一在使用上没有什么区别，可根据佩戴方式选择。

用途热释光剂量计在放射防护中的用途是非常广泛的，如事故处理，倒源剂量监测、输出量的测试、个人剂量监测、环境累积齐日量监测等。

个人剂量监测个人剂量监测是指在放射工作场所对工作人员受照剂量的监测，它不同于电离室式剂量计，是累积剂量测量，即工作人员在某种辐射场工作一段时间总的受照剂量。在多数情况下，一般辐射水平比较低，所以应选择灵敏度较高，能量响应较好，稳定性和线性俱佳的剂量计，监测周期一般2 -3个月较理想，原因是一可以满足测量需要，二是可以对异常现象尽早发现。最好是每个工作人员配备2只剂量计，一只佩戴，另一只为备用，即轮换，防止在监测期间漏记所受照射剂量，更主要是防止该期间异常照射的发生而丢失受照剂量数据。剂量计只能在工作期间正常佩戴，不允许人为编造“假”剂量，如放在辐射场中、管球下的“特殊处理”。

环境剂量监测由于热释光剂量计具有累积剂量的功能，可以在所关心的辐射场中长期放置，所以是其他探测器无法比拟的，尽管环境辐射水平剂量仪，如高压电离室也可以连续工作，但它所记录的是每一瞬间的剂量率，而热释光剂量计所记录的是整个时间段的辐射剂量，在对环境辐射水平评价时更具有说服力。但在布放时应注意几点：代表性、位置(高度、距建筑物距离)、污染等。剂量计的选择应满足环境谱，足够的灵敏度，方向性等要求。不同性质的热释光磷光体有各自的特点，使用时应首先了解和明确监测口的，其次是正确选择热释光磷光体，对热释光磷光体应掌握其的线性、灵敏度、能量响应、方向性、发光峰位置、退火条件、自衰退和自增长等，以免给结果的评价造成麻烦。3

使用方法退火热释光剂量计是利用屏，体中的空穴储存射线的能量而估计射线的照射剂量的，因而每次测量后需经退火将残留剂量去除，以免影响下一次的使用，不同的热释光剂量训一需要不同的退火温度，所以温度的选择是十分重要的，温度高了可能损坏剂量元件，反之，温度低了残留剂量去除不净，所以退火装置的温度要严格控制，尤其具有多个发光峰的热释光元件，需在不同温度下多次退火，所以更应慎重。对于有些片状的剂量元件，退火时还应注意元件的变形问题，否则会影响测量结果。一般情况下，退火后对剂量元件迅速降温，可提高剂量元件的灵敏度(玻璃管的剂量剂须注意爆裂问题)。

能响的标定不同的热释光磷光体在不同的能量区间响应是不同的(特征发光峰)，即不同的能量区间训一数率有别，但在实际应用时，辐射场的能谱各自不同，为使用和评价方便需进行能响刻度，使其归一化，即无论在任何能量下，读数值是一致的，因而一些热释光元件在投放使用前要做能量补偿，用一些金属材料，根据需要制成不同形状的能响补偿器，削去突起峰，将发光曲线拉直，使其适用于任何辐射场的测量需要。

自增长和自衰退由于热释光剂量训一是累积测量，一般要几个月的周期，期间剂量训一的自增长和自衰退将影响最后的测量结果准确性，如果二者能相互抵消，对结果的影响不大，如果二者出入较大，就需进行校正，所以自增长和自衰退的实验需在特殊的条件下进行，如低本底铅室内。尤其是低水平的测上自一月巨。

方向性响应一些剂量计受自身形状的限制，在辐射场中对于来自不同方向的射线由于接触而的大小有区别，所记录的剂量有大小的不同，尤其是在不同方向存在的时间不同时更为重要(事实上无法做到各向同性)。所以也需要特殊处理。

线性刻度不同灵敏度的剂量计测量线性是有区别的，超线性的区域的测量结果同样影响较大，所以，使用时一定要选择好合适的剂量元件，使其工作范围完全落在线性区内。

防止污染所有的剂量元件都忌讳污染(沾染)，如玻璃管的元件，直接用手触摸就会增加假计数;粉末状的，在混入灰尘，会降低其灵敏度。使用前的处理，如退火、滤洗是非常必要的。

避光热释光元件的光增长和光衰退是非常显著的，尤其是照射后的元件更应注意，测量时要防止光的直接照射，尤其是太阳光(因为太阳光内有较强的紫外线成分)。环境剂量训一的外包装盒最好是白色的。

伴随(对照)剂量计在一些低水平的测量中，伴随剂量计的使用是不可忽略的，有些剂量计异地使用需邮寄，因而在整个邮寄的往返过程，伴随剂量计一定要同时邮寄；由于个人剂量监测时，实验室需将同一K值的剂量训一放置在辐射水平相近的场所，在对佩戴后剂量计测量时减去其本底值；环境剂量训一则需要将同一K值的剂量计放置在低本底铅室内。

K值的标定无论何种剂量元件在使用前都须标定其响应倍数(K值)，以便在测量后估计其照射剂量的数值，一般情况下是在放射源下刻度，即照射一定的剂量，然后用测量值除以照射剂量，其商即为该剂量元件的响应倍数一K值。K值越大说明剂量元件的灵敏度越高，探测下限越低。

分散度分散度是表征一批剂量元件对于某一确定的照射剂量测量的结果集中情况，分散度越小，说明该批元件在同一K值的数量越大，另外一点，分散度越小，对于同批剂量元件，同时应用于实际测量时得出的结果具有可比性，一般情况下，在10%以内即可，5%以内则更佳，如果应用于放射治疗的剂量测量时，则应在2%以内。(由于某些客观原因的制约，应用于放射治疗的剂量测量口前还不多见。)

能量测量早期的热释光剂量计只限于照射剂量的测量，但随着应用范围的扩大和使用要求的扩展，热释光剂量计除具有照射剂量测量的功能外，还需同时给出所测源项的能量范围，尤其是在对未知源项的测量中，但能量的测量需对所使用的剂量计进行一定的变化或补充，如利用几种不同剂量元件的特征峰的区别(能差法)来确定能量。1