热释光探测器及应用.ppt

热释光探测器及应用热释光探测器及应用热释光探测器及发展动态热释光探测器及发展动态 防化研究院热释光探测器研究简介防化研究院热释光探测器研究简介GR-100和和GR-200性能性能GR-100和和GR-200规格规格防化研究院有关探测器的最新研究进展防化研究院有关探测器的最新研究进展热释光探测器选择热释光探测器选择热释光剂量测量技术热释光剂量测量技术几个关注的问题几个关注的问题防化研究院防化研究院热释光探测器研究简介热释光探测器研究简介1968年防化研究院在北京玻璃研究所、北京地质仪器厂、清华大学和原子能研究院等单位的协同下，开展了LiF热释光材料制备工艺和剂量学特性的研究，并研制出我国第一代我国第一代用用Mg和和Eu掺杂的经过敏化的掺杂的经过敏化的LiF热释光材料热释光材料。该材料满足了当时的需要。但在后来的使用中发现由于Eu的掺入，使得这种材料在混合场中增加了对中子的俘获截面，产生了明显的感生放射性，给低剂量测量带来了困难。防化研究院防化研究院热释光探测器研究简介热释光探测器研究简介19721972年防化研究院又开始了年防化研究院又开始了第二代热释光剂量测量第二代热释光剂量测量第二代热释光剂量测量第二代热释光剂量测量系统系统系统系统的研究，至的研究，至19751975年研制成功了年研制成功了LiF(Mg,Ti)LiF(Mg,Ti)系列系列元件即元件即:GR-l00GR-l00、GR-600GR-600、GR-700GR-700，其主要性能同，其主要性能同美国的美国的TLD-100TLD-100。19801980年研制成功并商品化的年研制成功并商品化的LiF(Mg,Ti)-MLiF(Mg,Ti)-M，即敏化的，即敏化的LiF(Mg,Ti)LiF(Mg,Ti)热释光元件，开热释光元件，开始了批量生产，始了批量生产，19851985年进行了鉴定，认为这种热释年进行了鉴定，认为这种热释光元件达到了国内外的先进水平。光元件达到了国内外的先进水平。敏化的敏化的敏化的敏化的LiF(Mg,Ti)LiF(Mg,Ti)（GR-100MGR-100M）热释光元件是对热释光元件是对LiF(Mg,Ti)LiF(Mg,Ti)预先照射某种大剂量，再进行紫外退火。预先照射某种大剂量，再进行紫外退火。其灵敏度提高其灵敏度提高33.533.5倍，线性范围扩大到倍，线性范围扩大到500Gy,500Gy,能能量响应明显改善。量响应明显改善。防化研究院防化研究院热释光探测器研究简介热释光探测器研究简介LiF(Mg,Cu,P)LiF(Mg,Cu,P)粉末状热释光材料是粉末状热释光材料是19781978年由日本科学年由日本科学家发明的。家发明的。19791979年防化研究院的固体剂量探测器和方年防化研究院的固体剂量探测器和方法实验室开始了对法实验室开始了对LiF(MgLiF(Mg，CuCu，P)P)热释光材料的研热释光材料的研究工作究工作,很快研制出了与国外产品相当的很快研制出了与国外产品相当的LiF(Mg,Cu,P)LiF(Mg,Cu,P)粉末状热释光材料。但鉴于粉末材料操作麻烦，本底粉末状热释光材料。但鉴于粉末材料操作麻烦，本底高，重复使用性能差，在大量应用中使用不便而受到高，重复使用性能差，在大量应用中使用不便而受到限制。对限制。对LiF(Mg,Cu,P)LiF(Mg,Cu,P)材料烧制工艺的各个参数，材料烧制工艺的各个参数，MgMg、CuCu、P P三种杂质浓度对材料的剂量特性和发光曲线结三种杂质浓度对材料的剂量特性和发光曲线结构的影响进行了深入系统的研究之后，于构的影响进行了深入系统的研究之后，于19821982年年研研制制年年研研制制出出了了首首批批出出了了首首批批LiF(Mg,Cu.P)LiF(Mg,Cu.P)热热择择光光片片热热择择光光片片，并于，并于1986年年系系统统的的报报道道了了在在国国际际上上首首创创的的LiF(Mg,Cu,P）GR-2 0 0）固 体 热 释 光 片 的 全 部 剂 量 学 特 性。固 体 热 释 光 片 的 全 部 剂 量 学 特 性。防化研究院防化研究院热释光探测器研究简介热释光探测器研究简介近几年有关热释光研究：l改善GR-200A性能的工艺和配方研究，提高稳定性研究，研制多种新规格的探测器。l新材料LiF:Mg,Cu,Na,Si/LiF:Mg,Cu,Si的研究lLiF:Mg,Ti圆片的研制：在美国研制出LiF:Mg,Ti圆片的情况下，在国内首先研制成功并在国内发表。lLiF:Mg,Cu,P的发光机理研究lLiF:Mg,Cu,P的测量方法和应用研究防化研究院防化研究院热释光探测器研究简介热释光探测器研究简介研究成果：lGR-100和GR-200系列热释光探测器。特别是GR-200国际首创，并不断改进，一直保一直保持国内外领先持国内外领先。l获多项奖励，特别是1988年获军队科技进步一等奖，1992年获第十届国际固体剂量学学会最佳大字报论文奖。l在学术方面，不仅参加国内有关学术会议，而且多次参加了国际有关学术会议（国际固体剂量学术会议）。在国内外发表近百篇学术论文，被SCI收录文章近收录文章近40篇篇。1992年获第十届国际固体剂量学学会年获第十届国际固体剂量学学会最佳大字报论文奖最佳大字报论文奖 GR-100和GR-200性能 GR-100LiF(Mg,Ti)GR-100LiF(Mg,Ti)热释光探测器已广泛用于个人及环境热释光探测器已广泛用于个人及环境热释光探测器已广泛用于个人及环境热释光探测器已广泛用于个人及环境剂量监测，经敏化的剂量监测，经敏化的剂量监测，经敏化的剂量监测，经敏化的GR-100MLiF(Mg,Ti)-MGR-100MLiF(Mg,Ti)-M具有线性响具有线性响具有线性响具有线性响应的上限可达应的上限可达应的上限可达应的上限可达500Gy500Gy、较好的能量响应、简单的退火程序、较好的能量响应、简单的退火程序、较好的能量响应、简单的退火程序、较好的能量响应、简单的退火程序和相对较高的灵敏度。和相对较高的灵敏度。和相对较高的灵敏度。和相对较高的灵敏度。GR-200GR-200系列系列系列系列LiF(Mg,Cu,P)LiF(Mg,Cu,P)热择光探测器有极高的信噪比、热择光探测器有极高的信噪比、热择光探测器有极高的信噪比、热择光探测器有极高的信噪比、有极高的灵敏度、探测阈仅有极高的灵敏度、探测阈仅有极高的灵敏度、探测阈仅有极高的灵敏度、探测阈仅1010 radrad、线性范围跨、线性范围跨、线性范围跨、线性范围跨8 8个数量个数量个数量个数量级、几乎平的能量级、几乎平的能量级、几乎平的能量级、几乎平的能量响应、好的组织等效性、好的环境稳定响应、好的组织等效性、好的环境稳定响应、好的组织等效性、好的环境稳定响应、好的组织等效性、好的环境稳定性、好的重复使用性以及简单的退火过程，是理想的环境性、好的重复使用性以及简单的退火过程，是理想的环境性、好的重复使用性以及简单的退火过程，是理想的环境性、好的重复使用性以及简单的退火过程，是理想的环境和个人辐射剂量探测器。在低本底辐射场下作剂量监测，和个人辐射剂量探测器。在低本底辐射场下作剂量监测，和个人辐射剂量探测器。在低本底辐射场下作剂量监测，和个人辐射剂量探测器。在低本底辐射场下作剂量监测，明显优于其它探测器。明显优于其它探测器。明显优于其它探测器。明显优于其它探测器。近几年进一步优化配方和工艺，更加严格和科学的控制生近几年进一步优化配方和工艺，更加严格和科学的控制生近几年进一步优化配方和工艺，更加严格和科学的控制生近几年进一步优化配方和工艺，更加严格和科学的控制生产质量，产质量，产质量，产质量，GR-200GR-200系列系列系列系列LiFLiF（Mg,Cu,P)Mg,Cu,P)性能性能性能性能稳定可靠稳定可靠稳定可靠稳定可靠，继续保持继续保持继续保持继续保持国际领先国际领先国际领先国际领先。多年来产品主要外销享誉欧美等。多年来产品主要外销享誉欧美等。多年来产品主要外销享誉欧美等。多年来产品主要外销享誉欧美等3030多多多多个国家和地区。个国家和地区。个国家和地区。个国家和地区。GR-100和GR-200探测器型型型型 号号号号型型型型 号号号号类类类类 型型型型用用用用 途途途途GR-200GR-200GR-200GR-200A A A ALiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P圆片圆片圆片圆片个人，环境个人，环境个人，环境个人，环境X,X,X,X,剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量GR-200GR-200GR-200GR-200方片方片方片方片个人，环境个人，环境个人，环境个人，环境X,X,X,X,剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量GR-200PGR-200PGR-200PGR-200P 粉末粉末粉末粉末个人，环境个人，环境个人，环境个人，环境X,X,X,X,剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量GR-200FGR-200FGR-200FGR-200F 薄膜薄膜薄膜薄膜剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量GR-200RGR-200RGR-200RGR-200R 棒棒棒棒个人，环境个人，环境个人，环境个人，环境X,X,X,X,剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量GR-206GR-206GR-206GR-2066 6 6 6LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P各种规格各种规格各种规格各种规格混合场中子测量混合场中子测量混合场中子测量混合场中子测量GR-207GR-207GR-207GR-2077 7 7 7LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P各种规格各种规格各种规格各种规格混合场混合场混合场混合场剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量GR-100GR-100GR-100GR-100LiF:Mg,TiLiF:Mg,TiLiF:Mg,TiLiF:Mg,Ti圆，方片，粉末圆，方片，粉末圆，方片，粉末圆，方片，粉末X,X,X,X,剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量GR-100MGR-100MGR-100MGR-100MLiF:Mg,Ti-MLiF:Mg,Ti-MLiF:Mg,Ti-MLiF:Mg,Ti-M圆，方片，粉末圆，方片，粉末圆，方片，粉末圆，方片，粉末X,X,X,X,剂量测量剂量测量剂量测量剂量测量能够提供一些新的规格的探测器和按照用户要求提供能够提供一些新的规格的探测器和按照用户要求提供防化研究院防化研究院热释光探测器的最新研究进展热释光探测器的最新研究进展l改善改善GR-200AGR-200A性能的工艺和配方研究，提高稳定性性能的工艺和配方研究，提高稳定性研究，研制多种新规格的探测器。研究，研制多种新规格的探测器。l新材料新材料LiF:Mg,Cu,Na,Si/LiF:Mg,Cu,SiLiF:Mg,Cu,Na,Si/LiF:Mg,Cu,Si的研究的研究lLiF:Mg,TiLiF:Mg,Ti圆片的研制：在美国研制出圆片的研制：在美国研制出LiF:Mg,TiLiF:Mg,Ti圆片圆片的情况下，在国内首先研制成功并在国内发表。的情况下，在国内首先研制成功并在国内发表。lLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P的测量方法和应用研究的测量方法和应用研究l退火温度突破退火温度突破240240o oC C的的LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P的研究的研究的研究的研究lLiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P的发光机理研究的发光机理研究防化研究院防化研究院热释光探测器的最新研究进展热释光探测器的最新研究进展GR-200AGR-200A改进：改进：灵敏度由以前灵敏度由以前TLD-100TLD-100的的4040倍提高到倍提高到6565倍。倍。总的残余信号由以前的总的残余信号由以前的7%7%下降到下降到1%1%左右。左右。抗潮湿性能得到明显改善。在高温高湿的环境中储存抗潮湿性能得到明显改善。在高温高湿的环境中储存和使用，颜色和灵敏度都未发生变化。和使用，颜色和灵敏度都未发生变化。对退火温度、读出温度及环境温度的稳定性得到明显对退火温度、读出温度及环境温度的稳定性得到明显改善。改善。研制多种新规格的探测器。研制多种新规格的探测器。（能够提供新的规格的探测器和按照用户要求提供）能够提供新的规格的探测器和按照用户要求提供）能够提供新的规格的探测器和按照用户要求提供）能够提供新的规格的探测器和按照用户要求提供）防化研究院防化研究院热释光探测器的最新研究进展热释光探测器的最新研究进展新材料LiF:Mg,Cu,Na,Si/LiF:Mg,Cu,Si的研究：LiF:Mg,Cu,Si是组织等效的LiF热释光探测器的新的一族，具有好的热稳定性，较小的残余信号，Si代替P有较好的化学和环境稳定性化学和环境稳定性，该材料具有一定的研究价值。韩国在该探测器的研究走在了前面，但他们的材料的热稳定性较差。防化研究院防化研究院热释光探测器的最新研究进展热释光探测器的最新研究进展LiF:Mg,Ti圆片的研究圆片的研究 1992年前该实验室进行过研究，但未成功。美国Harshaw公司于1999年报道已成功研制出LiF:Mg,Ti圆片。通过分析LiF:Mg,Ti和LiF:Mg,Cu,P方片的制备工艺的不同，总结1992年前研究LiF:Mg,Ti圆片的经验和教训，突破以前旧的思维方式，解决了关键技术，现已研制出性能良好的LiF:Mg,Ti圆片。在第11届全国核电子与核探测技术学术年会论文集发表。防化研究院防化研究院热释光探测器的最新研究进展热释光探测器的最新研究进展LiF:Mg,Cu,P的测量方法和应用研究的测量方法和应用研究在总的测量时间一定的条件下，采用尽可能高的升温速率，从而增加恒温时间，读出最高温度不必超过240oC，就能将残余信号降下来，并且重复使用性能很好。利用计算机将真实剂量信号与残余信号相分离，有利于不退火重复使用。首次提出残余信号的非线性模型，扩大了不退火重复使用的剂量范围。防化研究院防化研究院热释光探测器的最新研究进展热释光探测器的最新研究进展退火温度突破240oC的LiF:Mg,Cu,P的研究的研究 退火温度260oC，重复使用稳定，残余信号比GR-200A型低45倍的样品。现正在进行系统实验，有望在LiF:Mg,Cu,P材料研究中有突破性的进展，产生新的一种型号的LiF:Mg,Cu,P。并且在研究杂质对发光机理的影响有重要的研究价值。防化研究院防化研究院热释光探测器的最新研究进展热释光探测器的最新研究进展LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P的发光机理研究的发光机理研究的发光机理研究的发光机理研究LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P热释光探测器损失的灵敏度的恢复研究热释光探测器损失的灵敏度的恢复研究热释光探测器损失的灵敏度的恢复研究热释光探测器损失的灵敏度的恢复研究。高。高于于240240的退火、读出使的退火、读出使LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P的灵敏度快速下降，的灵敏度快速下降，通常的方法无法使其灵敏度完全恢复，国外普遍认为只能通常的方法无法使其灵敏度完全恢复，国外普遍认为只能部分恢复，已研究出一种方法使其灵敏度完全恢复。具有部分恢复，已研究出一种方法使其灵敏度完全恢复。具有重要的理论价值。被国际著名专家重要的理论价值。被国际著名专家BosBos在发表热释光研究在发表热释光研究进展中被引用。进展中被引用。240240至至至至700700退火温度对退火温度对退火温度对退火温度对LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P热释光发射谱的影响热释光发射谱的影响热释光发射谱的影响热释光发射谱的影响研究研究研究研究：主要研究热处理如何影响陷阱中心和发光中心。首：主要研究热处理如何影响陷阱中心和发光中心。首次提出了退火温度低于次提出了退火温度低于300300时，热释光灵敏度随退火温时，热释光灵敏度随退火温度增加而降低是由于热辐射对载流子陷阱破坏作用；退火度增加而降低是由于热辐射对载流子陷阱破坏作用；退火温度超过温度超过300300时，发射光谱向短波方向移动，发光中心时，发射光谱向短波方向移动，发光中心受到破坏。从而解释了受到破坏。从而解释了LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P的发光机理，的发光机理，CuCu的作的作用以及灵敏度的热损失和恢复机理。用以及灵敏度的热损失和恢复机理。热释光探测器的选择热释光探测器的选择 所要监测的辐射场的类型。如是单一辐射场所要监测的辐射场的类型。如是单一辐射场、X X、或是或是混合辐射场混合辐射场n-n-；-。天然。天然LiFLiF探测器探测器GR-200AGR-200A、GR-200GR-200、GR-200PGR-200P、GR-100GR-100、GR-100MGR-100M等可以用于等可以用于、X X场的剂量监场的剂量监测，测，7 7LiFLiF和和6 6LiFLiF配配(GR-206A(GR-206A和和GR-207A,GR-206GR-207A,GR-206和和GR-207,GR-207,GR-206FGR-206F和和GR-207F)GR-207F)对可用于对可用于n-n-混合场的混合场的n n剂量监测。剂量监测。GR-GR-200F200F可用于测可用于测。要预估辐射场内所测剂量强弱：在强辐射场中，探测器在短要预估辐射场内所测剂量强弱：在强辐射场中，探测器在短时间内就会有较强的响应；而在较弱的辐射场中探测器需要放时间内就会有较强的响应；而在较弱的辐射场中探测器需要放置较长时间才能具有一定的响应，这是选择探测器灵敏度及其置较长时间才能具有一定的响应，这是选择探测器灵敏度及其测量线性范围的依据。测量线性范围的依据。选择正规、权威和有研究实力和技术保障的单位的探测器。选择正规、权威和有研究实力和技术保障的单位的探测器。选择正规、权威和有研究实力和技术保障的单位的探测器。选择正规、权威和有研究实力和技术保障的单位的探测器。建议选用片装探测器，不要再用粉末及玻璃管了。主要原因建议选用片装探测器，不要再用粉末及玻璃管了。主要原因建议选用片装探测器，不要再用粉末及玻璃管了。主要原因建议选用片装探测器，不要再用粉末及玻璃管了。主要原因保护你的健康及保护环境。保护你的健康及保护环境。保护你的健康及保护环境。保护你的健康及保护环境。LiF:Mg,Cu,P粉末、玻璃管状和片粉末、玻璃管状和片状探测器的优缺点状探测器的优缺点LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P粉末探测器粉末探测器粉末探测器粉末探测器：1 1）热释光灵敏度较）热释光灵敏度较）热释光灵敏度较）热释光灵敏度较LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P片状探测器低，但片状探测器低，但片状探测器低，但片状探测器低，但灵敏度为灵敏度为灵敏度为灵敏度为LiF:Mg,TiLiF:Mg,Ti的的的的3030倍以上。倍以上。倍以上。倍以上。2 2）在实际应用中可）在实际应用中可）在实际应用中可）在实际应用中可以任意选取不同的重量用塑料管制成个人剂量计，即以任意选取不同的重量用塑料管制成个人剂量计，即以任意选取不同的重量用塑料管制成个人剂量计，即以任意选取不同的重量用塑料管制成个人剂量计，即经济又实用，在国内有不少应用。经济又实用，在国内有不少应用。经济又实用，在国内有不少应用。经济又实用，在国内有不少应用。3 3）由于它的物理）由于它的物理）由于它的物理）由于它的物理状态为粉末，颗粒度的表面积大，产生的非辐射感生状态为粉末，颗粒度的表面积大，产生的非辐射感生状态为粉末，颗粒度的表面积大，产生的非辐射感生状态为粉末，颗粒度的表面积大，产生的非辐射感生热释光高，且涨落大，所以它的本底剂量大，探测阈热释光高，且涨落大，所以它的本底剂量大，探测阈热释光高，且涨落大，所以它的本底剂量大，探测阈热释光高，且涨落大，所以它的本底剂量大，探测阈和信噪比均不如和信噪比均不如和信噪比均不如和信噪比均不如LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P片状探测器。片状探测器。片状探测器。片状探测器。4 4）操作）操作）操作）操作不方便。不方便。不方便。不方便。LiF:Mg,Cu,P粉末、玻璃管状和片粉末、玻璃管状和片状探测器的优缺点状探测器的优缺点LiF:Mg,Cu,P玻璃管状探测器玻璃管状探测器：1）克服了）克服了LiF:Mg,Cu,P粉末探测器操作不方便的不足，粉末探测器操作不方便的不足，2）改善了早期）改善了早期LiF:Mg,Cu,P片状探测器环境片状探测器环境适应性特别是抗潮湿较差的不足。适应性特别是抗潮湿较差的不足。3）但玻璃）但玻璃管自身的辐射和内装的是粉末探测器以及读出管自身的辐射和内装的是粉末探测器以及读出时需加热到更高的温度都将增加本底，其探测时需加热到更高的温度都将增加本底，其探测阈和信噪比均不如阈和信噪比均不如LiF:Mg,Cu,P片状探测器。片状探测器。LiF:Mg,Cu,P粉末、玻璃管状和片粉末、玻璃管状和片状探测器的优缺点状探测器的优缺点LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P片状探测器片状探测器片状探测器片状探测器：1 1）热释光灵敏度最高，高）热释光灵敏度最高，高）热释光灵敏度最高，高）热释光灵敏度最高，高达达达达LiF:Mg,TiLiF:Mg,Ti的的的的6565倍。倍。倍。倍。2 2）本底剂量最小，信噪比最高，）本底剂量最小，信噪比最高，）本底剂量最小，信噪比最高，）本底剂量最小，信噪比最高，可探测的下限剂量最小，在短时间内便可以准确地测可探测的下限剂量最小，在短时间内便可以准确地测可探测的下限剂量最小，在短时间内便可以准确地测可探测的下限剂量最小，在短时间内便可以准确地测量较小剂量。量较小剂量。量较小剂量。量较小剂量。3 3）操作方便。）操作方便。）操作方便。）操作方便。4 4）相对粉末探测器价格）相对粉末探测器价格）相对粉末探测器价格）相对粉末探测器价格较高，与玻璃管状探测器价格接近。较高，与玻璃管状探测器价格接近。较高，与玻璃管状探测器价格接近。较高，与玻璃管状探测器价格接近。5 5）早期的）早期的）早期的）早期的LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P片状探测器环境适应性特别是抗潮湿较片状探测器环境适应性特别是抗潮湿较片状探测器环境适应性特别是抗潮湿较片状探测器环境适应性特别是抗潮湿较LiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P玻璃管状探测器差。玻璃管状探测器差。玻璃管状探测器差。玻璃管状探测器差。6 6）目前）目前）目前）目前GR-200AGR-200ALiF:Mg,Cu,PLiF:Mg,Cu,P片状探测器抗潮湿性能得到了明显的改片状探测器抗潮湿性能得到了明显的改片状探测器抗潮湿性能得到了明显的改片状探测器抗潮湿性能得到了明显的改善善善善,在海南等高湿热天气地区完全可代替玻璃管探测在海南等高湿热天气地区完全可代替玻璃管探测在海南等高湿热天气地区完全可代替玻璃管探测在海南等高湿热天气地区完全可代替玻璃管探测器，不会出现早期的探测器产生的变黄等现象。器，不会出现早期的探测器产生的变黄等现象。器，不会出现早期的探测器产生的变黄等现象。器，不会出现早期的探测器产生的变黄等现象。7 7）发光曲线中高温峰最低。发光曲线中高温峰最低。发光曲线中高温峰最低。发光曲线中高温峰最低。退火在新购热释光探测器后和使用之前，需要对探测器进行退火。退火又分照前和照后退火。照前退火的目的消除探测器的本底剂量和残余剂量（测后或放置一段时间后残余和累积的天然辐射剂量；恢复探测器的初始灵敏度，使深陷中的电子放出来，以消除辐射敏化引起的灵敏度提高的现象；恢复探测器曲线的形状。退火照后低温退火的目的照后低温退火的目的消除低温峰对剂量测量的影响，因为各种探测器的消除低温峰对剂量测量的影响，因为各种探测器的低温峰（不稳定）容易受到环境温不同程度的影响，低温峰（不稳定）容易受到环境温不同程度的影响，另外，不同低温峰随时间的变化有一定的衰变，各个另外，不同低温峰随时间的变化有一定的衰变，各个低温峰有各自的半衰期，经过低温退火可以消除由于低温峰有各自的半衰期，经过低温退火可以消除由于这些因素造成的对剂量测量的影响，提高测量精度；这些因素造成的对剂量测量的影响，提高测量精度；可以大大提高工作效率，缩短测量周期。低温退火可以大大提高工作效率，缩短测量周期。低温退火是在辐照后，读出前进行，未经低温退火的探测器在是在辐照后，读出前进行，未经低温退火的探测器在读出时，一般采取两阶段恒温程序：即一般为消除低读出时，一般采取两阶段恒温程序：即一般为消除低温峰的影响，在低温峰的峰温处或稍后恒温数秒后温峰的影响，在低温峰的峰温处或稍后恒温数秒后（此称为第一恒温或预加热处理），读数器才开始显（此称为第一恒温或预加热处理），读数器才开始显示和记录探测器所发出的热释光，如果探测器较多时，示和记录探测器所发出的热释光，如果探测器较多时，这第一阶段恒温就要花费较多时间。而经过低温退火这第一阶段恒温就要花费较多时间。而经过低温退火时，则读出时就不需要第一阶段恒温。时，则读出时就不需要第一阶段恒温。退火操作严格控制探测器的退火条件是保证测量精度和准确度的一个非常重要的环节，也可以说是最重要的环节，因此，在使用中要注意以下几方面的问题：1）退火设备内的温度场要均匀，特别是退火盘周围温度场要均匀。2）要使用经过温度标定的退火设备对探测器进行退火，并定期对退火设备的温度进行标定。建议采用经法定计量部门标定的温度计进行实时监测温度，并应注意温度计的位置应接近退火盘并在其中央。退火操作3）在计划对探测器进行退火时，首先将退火设备升温并根据探测器产品说明书中规定的退火温度设定其退火温度，待其设备升温达到设定温度后（注意以标定的温度计监测温度为准），使其恒定半小时以上，目的在于使温度场充分均匀和稳定。4）需要退火的探测器应单层平放在热容量小，散热效率高的退火盘内。退火操作5）待退火装置在所需温度处充分稳定后，将盛有待退火探测器的退火盘放入退火装置内特定的位置。此时，设备内部温度将有所下降，其下降的幅度与探测器的数量，退火盘的大小，退火设备开门的大小和开的时间，加热方式和操作员熟练程序有关。退火盘放入装置内后，温度回升到设定温度时开始计时。退火操作6）装有探测器的退火盘从退火装置中取出后，直接将托盘放在冷却板，同时用小风扇吹，使其迅速降温，冷却过程影响对探测器的性能。7）退火过程的操作重复性是非常重要的。8）对于LiF:Mg,Cu,P 退火温度宁低勿高，建退火温度宁低勿高，建议在剂量不是太大时可采用议在剂量不是太大时可采用235oC10分钟分钟。热释光剂量测量技术热释光剂量测量技术 严格按照操作规格进行热释光方法特别强调的是重复性标定仪器：特别推荐先确定光电倍增管的最佳工作电压范围，选择适当的工作电压，一般情况不要改变。低剂量测量技术几个关注的问题几个关注的问题热释光方法测量热中子 主要技术指标及影响因数 量与单位判断限、探测限及定量限与热释光探测器有关的测量误差及减少误差的方法热释光法测中子基本原理由于中子探测往往伴随由于中子探测往往伴随 射线产生，选择射线产生，选择6 6LiFLiF、7 7LiFLiF热释光剂量计配对进行剂量测量；因为两种热释光剂量计配对进行剂量测量；因为两种剂量计对剂量计对 响应接近，而对中子响应有很大的差别。响应接近，而对中子响应有很大的差别。热中子照射后，热中子照射后，6 6LiFLiF对于热释光的主要影响来自对于热释光的主要影响来自6 6Li(n,Li(n,)3 3H H反应所产生的反应所产生的 粒子和氚，反应的俘粒子和氚，反应的俘获截面为获截面为945b945b；而；而7 7Li(n,Li(n,)8 8LiLi的反应俘获截面只的反应俘获截面只有有0.033b0.033b，两者相差，两者相差4 4个数量级，个数量级，7 7LiFLiF对热中子响对热中子响应可以忽略。用应可以忽略。用7 7LiFLiF测测 射线剂量，射线剂量，6 6LiFLiF测量中子测量中子和和 射线剂量响应之和，两者相减，便可得到中子射线剂量响应之和，两者相减，便可得到中子剂量。剂量。热释光法测中子-射线刻度6 6LiFLiF、7 7LiFLiF热释光剂量计的热释光剂量计的 射线刻度射线刻度热释光剂量计是一种相对测量手段，在使用前必热释光剂量计是一种相对测量手段，在使用前必须经过刻度才能得到热释光响应与辐照剂量的关须经过刻度才能得到热释光响应与辐照剂量的关系。系。6 6LiFLiF、7 7LiFLiF热释光剂量计的热释光剂量计的 射线刻度方法同射线刻度方法同通常的热释光剂量计的通常的热释光剂量计的 射线刻度方法。射线刻度方法。R R6F6F=K=K6F6F D D (1)(1)R R7F7F=K=K7F7F D D (2)(2)其中其中D D 为已知剂量，为已知剂量，R R6F6F 和和R R7F7F为剂量为为剂量为D D 时时6 6LiFLiF、7 7LiFLiF的读数，的读数，K K6F6F 和和K K7F7F为为6 6LiFLiF、7 7LiF LiF 射线射线的刻度系数。的刻度系数。热释光法测中子-中子刻度6LiF、7LiF 热释光剂量计的中子刻度Kn*=R6-R7*K6F/K7F (3)其中为中子注量，R6，R7为标准中子源照射时6LiF、7LiF 的读数，Kn为中子刻度系数。(实际应用常采用几组探测器进行刻度)热释光法测中子-剂量计算混合场中和中子剂量计算 D=R7 7/K7F7F-天然本底 (4)=(R6 6-R7 7*K6F6F/K7F7F)/Kn (5)其中为中子注量，R6 6，R7 7为6 6LiFLiF、7 7LiF LiF 的读数，Kn为中子刻度系数,K6F 和K7F为6LiF、7LiF 射线的刻度系数。需要注意的是需要注意的是6LiF易遭受辐射损伤，辐射损伤易遭受辐射损伤，辐射损伤后不能重复使用。后不能重复使用。探测阈及影响因数 探测阈定义为剂量计的读出值与未受照射的读出值有明显差异（置信度为95%）时对应的最小评定值。通俗地讲探测阈就是热释光系统（置信度为95%）的最小可探测的剂量。探测阈的计算方法是：取n个剂量计，准备后立即读出。求出每个（未照射）剂量计的评定值并计算这剂量计的评定值并计算这n个剂量计个剂量计的标准偏差的标准偏差（S）。应有：tnSH这里H为探测阈最大允许限；tn是具有（n-1）个自由度的学生分布因数；n为检验中使用的剂量计数目。探测阈及影响因数 要注意：一是测探测阈时，不能使用仪器的自动扣本底功能；二是探测阈为本底测量值的标准偏差的倍数（通常可取10个剂量计，这个倍数就为2.26）。本底测量值本身的大小不是特别重要，重要的是这一组测量值的涨落。探测阈及影响因数 影响探测器本底变化的主要因数有：探测器的制造工艺，可能导致一批探测器的固有本底参差不齐。所以在选用探测器时不仅要看灵敏度高不高，灵敏度的一致性好不好，而且还要注意本底的一致性好不好。尤其在作低剂量测量时，应挑选本底一致性好的探测器。GR-200A在通氮在通氮气条件下，探测阈可达气条件下，探测阈可达0.005Gy，不通氮，不通氮气也能达到气也能达到0.1Gy。探测器在大剂量下使用过而退火不充分，留下的残余信号造成探测器的本底和分散性增加即探测阈增大。探测阈及影响因数 探测器被污染，本底和分散性增加即探测阈增大。如用手摸过，探测器上沾上灰尘（落到桌上或长时间暴露于空气中），探测器直接在阳光、紫外灯下照过（GR-100和和GR-200系列系列探测器对室内散射阳光不敏感，但对探测器对室内散射阳光不敏感，但对直射阳光敏感直射阳光敏感）。探测器如被污染，可用酒精清洗，退火后才能使用。探测阈及影响因数 读出器对探测阈的贡献，主要来自光电倍增管暗电流的涨落。读出器对探测阈的贡献的测量方法同探测阈的测量方法，只是不放探测器，测空盘本底的标准偏差测空盘本底的标准偏差。在进行剂量测量时使用“自动扣本底”，只能消除“平均值”，不能消除暗电流的统计涨落，而因环境温度的变化，更严重的是仪器自身发热，与光电倍增管相连的高压分压电阻发热，暗电流的统计涨落随温度的增加而增加。RGD3系列读出器通过采用半导体制冷技术，彻底解决这一问题。灵敏度灵敏度定义为单位吸收剂量的热释光信号的强度。绝对测量这个量是相当困难的，因为它取决于热释光读出器以及加热速率，测量的是积分信号还是峰高等。通常定义一个相对灵敏度为该探测器在同等条件下相对TLD-100的倍数。目前GR-200A的灵敏度可达到TLD-100的65倍；GR-200P灵敏度可达到TLD-100的40倍。灵敏度影响探测器的灵敏度的因数主要有：不同种类的探测器的灵敏度明显不同，同种探测器不同厂家的明显不同，同种探测器同一厂家的不同批次也有所差别。目前GR-200A继续在国内外保持领先，其灵敏度可达到TLD-100的65倍。探测器的退火和冷却条件的影响。探测器的灵敏度与退火密切相关。既使同一批探测器，热历史既使同一批探测器，热历史不同也不能混在一起使用。不同也不能混在一起使用。目前LiF:Mg,Cu,P热释光探测器的灵敏度不应是重点问题，重点在于灵敏度的稳定性，必定热释光剂量测量要重复使用，经改进的GR-200A的稳定性得到了明显改进，此项性能在国内外也保持领先。均匀性一批中任意两个剂量计受照10倍于探测阈最大允许限剂量时评定值之差应不大于30%。对于个人剂量监测可取1mSv。通俗地讲均匀性指一批探测器的分散性。防化研究院生产的热释光探测器，出厂检验一般分散性为变异系数小于3%，即对应最大与最小相差小于10%。均匀性测量探测器均匀性的意义在于：一是用于分析测量误差测量探测器均匀性的意义在于：一是用于分析测量误差以便处理测量结果；二是科研根据探测器的均匀性来决以便处理测量结果；二是科研根据探测器的均匀性来决定检测中一个剂量监测电邀布放的探测器的数量。例如定检测中一个剂量监测电邀布放的探测器的数量。例如想要使某一受照点剂量测量误差在想要使某一受照点剂量测量误差在10%10%以内，但探测器以内，但探测器分散性好，变异系数小于分散性好，变异系数小于3%3%时用时用1212个探测器就够了，个探测器就够了，如果要求测量误差在如果要求测量误差在35%35%，用变异系数，用变异系数3%3%的探测器，的探测器，则要用多个探测器，测量其平均值。按正确程序筛选探则要用多个探测器，测量其平均值。按正确程序筛选探测器和在同一测量点上适当多布放探测器是降低测量误测器和在同一测量点上适当多布放探测器是降低测量误差的有效方法。差的有效方法。但片状、条状、管状探测器灵敏度的变但片状、条状、管状探测器灵敏度的变但片状、条状、管状探测器灵敏度的变但片状、条状、管状探测器灵敏度的变异系数为异系数为异系数为异系数为2%2%已近已近已近已近“极限极限极限极限”。过高追求均匀性是不现实的，。过高追求均匀性是不现实的，。过高追求均匀性是不现实的，。过高追求均匀性是不现实的，因为影响因素较多，就放射源的随机性和射线与物质相因为影响因素较多，就放射源的随机性和射线与物质相因为影响因素较多，就放射源的随机性和射线与物质相因为影响因素较多，就放射源的随机性和射线与物质相互作用的随机性就会产生约互作用的随机性就会产生约互作用的随机性就会产生约互作用的随机性就会产生约1%1%的贡献。的贡献。的贡献。的贡献。但一批探测器的但一批探测器的分散性变异系数超过分散性变异系数超过5%5%即对应的最大与最小相差超过即对应的最大与最小相差超过30%30%是不合格品。作为例外是采用逐个记忆并校准探测是不合格品。作为例外是采用逐个记忆并校准探测器灵敏度和本底情况。器灵敏度和本底情况。重复性重复性是指探测器在相同条件下反复退火、照射、重复性是指探测器在相同条件下反复退火、照射、测量测量1010次，测量值应该基本一致。检验方法见国标。次，测量值应该基本一致。检验方法见国标。在热释光剂量监测中，重复性是最重要的一项技术在热释光剂量监测中，重复性是最重要的一项技术指标。在热释光操作的每一步都要重复才能保证结指标。在热释光操作的每一步都要重复才能保证结果的重复。果的重复。导致测量结果不重