CTLD-1000型熱釋光探測(cè)器長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)淺析

1、 在各種氣候條件下的穩(wěn)定性  探測(cè)器在各種氣候下的穩(wěn)定性是探測(cè)器劑量特性的一個(gè)重要指標(biāo)。GB-10264標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)熱釋光探測(cè)器在各種氣候條件下的穩(wěn)定性做出規(guī)定，本實(shí)驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)劑量計(jì)的要求，對(duì)探測(cè)器進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定性性能實(shí)驗(yàn)。

ａ. 溫度的影響

準(zhǔn)備兩組探測(cè)器每組10個(gè)，輻照第2組探測(cè)器。使已知的劑量約定真值(C)約為10mGy。

將探測(cè)器放在溫度50±2℃、相對(duì)濕度65%的條件下貯存30天 。取出后以相同劑量約定真值輻照第1組，將兩組探測(cè)器在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置24小時(shí)后讀出。測(cè)出每個(gè)探測(cè)器的讀出值(r_ij)，

并計(jì)算每組探測(cè)器的平均讀出值(_i)及其置信區(qū)間(Ii)。應(yīng)有：

0.8≤±I≤1.20

式中，I為兩平均值比的置信區(qū)間，其計(jì)算方法為：

I=

式中，為第1組探測(cè)器的平均讀出值；第2組探測(cè)器的平均讀出值；I1、I2為第1、2組探測(cè)器平均值置信區(qū)間半寬度，對(duì)于n次測(cè)量中平均值置信區(qū)間半寬度為:

I＝·s/

式中，s是該組探測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)偏差；為學(xué)生分布因子，測(cè)量次數(shù)n為10時(shí)，則

表15給出了幾種探測(cè)器受溫度影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表15、熱釋光探測(cè)器溫度影響性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表中結(jié)果表明,CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Cu,P和CaSO₄:Dy(Teflon)熱釋光探測(cè)器溫度性能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

ｂ. 濕度的影響

　　實(shí)驗(yàn)條件同溫度實(shí)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)要求劑量計(jì)在溫度20±2℃、相對(duì)濕度90%的條件下貯存30天。本實(shí)驗(yàn)將探測(cè)器放在溫度20℃、相對(duì)濕度大于90%的條件(裝有水的干燥瓶)下貯存30天。應(yīng)有：

0.8≤±I≤1.20

表16給出了探測(cè)器受濕度影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表16、熱釋光探測(cè)器濕度影響性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果表明：除CTLD LiF:Mg,Ti Φ4.5×0.8mm探測(cè)器的結(jié)果不符合標(biāo)準(zhǔn)外，其余探測(cè)器的性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。LiF:Mg,Ti圓片制備工藝還有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

ｃ. 長(zhǎng)期穩(wěn)定性

本實(shí)驗(yàn)對(duì)LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P熱釋光探測(cè)器進(jìn)行了長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。

　　實(shí)驗(yàn)將探測(cè)器分為若干組，每組10個(gè)探測(cè)器，輻照后在不同時(shí)間測(cè)量，測(cè)量間隔時(shí)間為30天，輻照的劑量約定真值為10mGy。

表17給出了幾種探測(cè)器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表17、熱釋光探測(cè)器長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

輻照后TL信號(hào)衰減(衰退)是熱釋光探測(cè)器固有的現(xiàn)象。一般來講，TL信號(hào)衰退的快慢(速率)和發(fā)光峰溫度有關(guān)。溫度低的發(fā)光峰(低溫峰)其TL信號(hào)就衰退的快一些；溫度較高的發(fā)光峰，由于其電子陷阱較深，TL信號(hào)衰退的慢一些。由于不同熱崐釋光探測(cè)器的陷阱結(jié)構(gòu)的差別，其衰退速率有所不同。除和以上因素有關(guān)外，熱釋光探測(cè)器的衰退速率還和其制備工藝、環(huán)境溫度，光照、測(cè)量參數(shù)等因素有關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)期使用的熱釋光探測(cè)器，應(yīng)考慮低溫峰衰退的影響，本實(shí)驗(yàn)室正在開展這方面的研究。初步研究結(jié)果表明：LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P的衰退現(xiàn)象和低溫峰有關(guān)。

2.一批的均勻性  一批的均勻性是檢驗(yàn)探測(cè)器的質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。

標(biāo)準(zhǔn)要求將一批(50個(gè))中的全部探測(cè)器準(zhǔn)備以相同的劑量輻照并讀出，輻照的劑量約定真值(C)為一恰當(dāng)探測(cè)閾限值的 10 倍。該探測(cè)閾限值的取值見表18。

表18、探測(cè)閾限值

求出每一種探測(cè)器評(píng)定值(E_i)，并取出其中的大值(Emax)和小值(Emin)，本實(shí)驗(yàn)采用探測(cè)器讀出值(r_i)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。應(yīng)有：

表19給出了幾種熱釋光探測(cè)器一批均勻性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表19、熱釋光探測(cè)器一批均勻性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表中CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P熱釋光探測(cè)器一批的均勻性結(jié)果分別為11.0、5.5和12.2，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖14、15、16給出了CTLDLiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P 熱釋光探測(cè)崐器讀出值單變量直方圖。

圖14、LiF:Mg,Ti熱釋光探測(cè)器讀出值單變量直方圖

圖15、LiF:Mg,Ti-M熱釋光探測(cè)器讀出值單變量直方圖

圖16、LiF:Mg,Cu,P熱釋光探測(cè)器讀出值單變量直方圖憖

圖中橫座標(biāo)為探測(cè)器讀出值，縱座標(biāo)為頻度值。從圖中可以看出一組探測(cè)器讀數(shù)值的分布情況。探測(cè)器一批的均勻性結(jié)果反映出探測(cè)器讀數(shù)值的一致性，其性能的好壞對(duì)測(cè)量精度有直接影響。在實(shí)際使用時(shí)，可通過篩選來控制探測(cè)器一批的均勻性能。

2.2.10  無(wú)向性  GB-10264未給出對(duì)探測(cè)器的無(wú)向性性能檢測(cè)規(guī)則，本實(shí)驗(yàn)參照對(duì)劑量計(jì)的無(wú)向性(對(duì)光子)檢測(cè)規(guī)則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

取4組探測(cè)器，在自由空氣中輻照。射線能量為60±5keV；輻照的劑量約定真值(C)為10mGy。4組探測(cè)器的輻射入射方向?yàn)椋旱?組正常方向入射；第2、3、4組分別偏離正常方向20°、40°和60°入射。在每個(gè)入射方位上，輻照的劑量為劑量約定真值的1/4。每一入射角的四個(gè)入射方位使射線以規(guī)定角度分別從探測(cè)器的上、下方(此二方位同在一個(gè)平面上)和左、右方(此二方位同在一個(gè)平面上，該平面垂直于上、下方為平面)入射。

為了改變?nèi)肷浣?，?shí)驗(yàn)將探測(cè)器放置在角度旋轉(zhuǎn)器上進(jìn)行輻照，探測(cè)器的中心崐垂直于角度旋轉(zhuǎn)器水平面中心。

標(biāo)準(zhǔn)要求給出每個(gè)探測(cè)器的劑量評(píng)定值(E ij)和每組探測(cè)器的平均劑量評(píng)定值(Ei)。

本實(shí)驗(yàn)給出每個(gè)探測(cè)器的讀出值(r _ij)，計(jì)算每組探測(cè)器的平均讀出值(r_i)及其置信區(qū)間

(I _i)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求個(gè)人劑量計(jì)的無(wú)向性應(yīng)滿足：

式中，I 為  計(jì)算值的置信區(qū)間。該計(jì)算值為一合成量，其置信區(qū)間為：

I＝

式中，Ii為每組探測(cè)器平均值的置信區(qū)間。n=10時(shí)，

表20給出了CTLD系列熱釋光探測(cè)器無(wú)向性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表20 CTLD熱釋光探測(cè)器無(wú)向性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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(cè)器的無(wú)向性性能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。