一,,,,国防计量与测试学术交流会一,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光致荧光剂量计在电离辐射剂量测量中应用华芝中国原子能科学研究院计量测试部,北京,,,,,,,要目前,光致荧光技术在电离辐射剂量测量中成为固体剂量学研究的一个重要发展方向,研究光致荧光量计及测量技术成为科学家关注的热点。本文根调研资料叙述了光致荧光的基本原理,光致荧光剂量计常用材料和量装置,,,,,,,光致荧光剂量计的优点,,,,,,,,光致荧光剂量计的需求、发展现状和应用前景。键词光致荧光电离辐射剂量引言二十世纪,,年代以来,人们一直在探讨光致发光的技术,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,取代热释发光技术,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,但始终进展不大。进入,,年代。由在材料研究中的突破,光致荧光在电离辐射剂测量中的应用成为固体剂量学研究的一个重发展方向,研究光致荧光剂量计及测量技术成科学家关注的热点。光致荧光技术在辐射剂量测方面目前主要应用个人剂量学中,在环境计学、宇宙计量学、医学计量学、追溯计量学等面也有较好的应用前景。光致荧光基本原理致荧光的基本原理如图,所示,光致荧光材被,射线、丫射线、高能电子等辐照后,价带上电子被激发到导带,被禁带中陷阱能级俘获,当料受到一定波长的光照射激发后,陷阱中电子跃到导带,最后与禁带中的发光中心复合,发出一波长范围的荧光光子,发光量的大小与辐照剂量一定范围内具有良好的线性关系。据材料的光致荧光原理,研制用于电离辐剂量测量的光致荧光剂量计,提高辐射剂量测水平具有重要的意义。,光致荧光原理圈,,光致荧光剂量计常用材料及其性能光致荧光的发光机制可以看出。具有热释性能的材料都或多或少地具有光致荧光性能。前可用于光致荧光剂量计的材料基本上可以为天然材料和合成材料两大类【,。已经研究过天然材料有石英、长石类、燧石和未经分离的然材料,石英是目前研究得最多的天然材料。然材料的测量下限一般较高,不适应于低剂量测。目前,用光致荧光方法测量天然材料中的累辐射剂量。主要是用于地质年代、考古研究中。于光致荧光的发光机制基本上与热释光样。因此从现有的热释光材料中筛选光致荧光料一直是光致荧光辐射剂量测量研究的重点。经筛选过的热释光材料有,,,,、,,,,、,,,、,,、,,,,、,,,,,、,,,,,,、,,,,,以及硅玻璃。其中研究得最多的是钙盐和氧化铝。盐,如参杂的,,,,或,,,,作为光致荧材料主要用于光子剂量测量,还可用于中子剂的测量【,’,】。,,,,,,,对丫射线的探测下限为,,,,,,对快中子的探测下限为,,,,,,,,,,,,或,,,,,可探测的剂量范围为,,,到几,,。无是,,,,还是,,,,作为光致荧光材料在室温条下衰减很快。,,,,,,是目前研究得最为详细的光致荧光料。也是目前商用的光致荧光剂量计材料。研究果表明,,,,,,,,光致荧光剂量计具有较好的量学性能。光致荧光剂量计的发光机制基本上热释光剂量计一样。主要区别在于热释光剂量是通过加热激发释放荧光,而光致荧光剂量计用可见光激发释放荧光。,,,,,,,光致荧光剂光致荧光剂量计在电离辐射剂量测量中应用计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,与热释光剂量计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,相比具有以下特点,,,灵敏度高【,】,采用,,,,,,,光致荧光材制成的剂量计,其,,灵敏度是,,,,,,,的,,,,倍,,,,,,,,剂量计的,,,灵敏度要比其身的,,灵敏度高,,,倍。在环境剂量率测量,使用,,,,,,,光致荧光剂量计很容易测出低,,,,,剂量,且有很好的统计误差。,,剂量线性范围较宽【,,,,,,,,,,剂量计致光响应曲线在,×,,西一,,,剂量范围内现良好的线性关系,,,,,时达到饱和,见图。,,,测量设备简单,由于测量过程的全光特性,不存在加热剂量计的必要性,不仅大大地化了测量程序,而且还避免了采用热释光测量法因加热带来的一系列问题,如热猝灭、退火、温速率等对剂量计灵敏度的影响等问题。,,光致荧光剂量计可以反复测量。,,光致荧光剂量计可以做成薄膜剂量计,于测量浅表剂量。,,光致荧光剂量计与光纤组合在一起,实现远距离辐射剂量测量或实时剂量测量。,,,,,,,,,,,,,晶体,,,,,,射线的热释光和光致发光辐射剂量响应曲线,,,,,,,光致荧光剂量计十世纪,,年代美国,,,,,,,,公司研制出,,,,,,,光致荧光材料。他们用激光做光源,用活性,,,,,,,作为基质材料,制成了可以取,,,的光致荧光剂量计,,,,,,,命名为,,,,,,。,,,,年取得了美国国家级认证,,,,,推向市场。,,,,年后又研制出了片状剂量计命为,,,,,,,,,。现在该公司生产的,,,,己占,,,,,,,公司监测总量的一半。此外,该公司用,,,,,,光致荧光材料,研制出了多种类型的剂计,为光致荧光在电离辐射剂量测量中的应用供了重要条件。,,,,,,是一种晶体,由结晶增长技术制备,,,,,,,晶体具有较好的剂量学性能。目前市上使用的,,,,,,,剂量计主要是,,,,,,,,公研制的,常用剂量计形状主要有圆片状,直径,,,,,厚,,,,,加在聚酯片之间,和薄膜,,,,,,,,涂层厚度,,,,,,,,,,,含量为,,,,,剂量计均由精细,,,,,,,粉制成。上述两类型的剂量计是目前市场上,,,,,,,,公司畅的光致荧光个人剂量计的探测元件,该公司生的光致荧光个人剂量计中主要有,元件和单元两种。根据需要剂量计还可制成其他形状,如,,,厚,,,直径的,,,,,,,单晶片,直径,,,,长几毫米的,,,,,,,单晶纤维。致荧光剂量计的测量装置比热释光剂量测量装置简单,,,,,,,,,公司针对自制的,,,,,,光致荧光个人剂量计研制出了适用于公司光致荧光个人剂量计的系列测量装置。,,,生产的,,,,,,,,一,,读出仪可用于,,,,,,光致荧光剂量计片的测量。

　　一,,,,国防计量与测试学术交流会一,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光致荧光剂量计的需求与用前,以,,,,,,,为主的光致荧光剂量计电离辐射剂量中已被广泛应用于个人剂量监、空间电离辐射剂量监测、环境剂量监测、核学剂量监测中【”】。我国在上述领域也将对光荧光剂量计有着大量的需求。,,辐射场个人剂量监测需求着核电技术、、核动力的不断发展,需要大量的个人剂量计为工作人员提供安全剂量检测保障。以,,,,,,,光致荧光剂量计探测元件的个人剂量计与,,,相比具有可重测量、测量简便等优点。,,,,,,,光致荧光个剂量计剂量纪录保存在剂量计上,可完全重复取,有利于证据保存。佩戴者持续佩戴同一剂计,其剂量持续累积。射场个人剂量监测技术的发展经过胶片热释光,,,,现已发展到了光致发光,,,,,术。,,,技术同时具备了胶片和热释光所能具的全部优点,而同时摒弃了它们所具有的缺,被称之为二十一世纪的剂量计。 目前,,,,,,,公司生产的光致荧光个人剂量计已在美国为首的西方国家内广泛应用。在我国,涉单位工作人员使用的个人剂量计多数是将被缔的,,,,其原因主要是,,,,,,,,公司生产光致荧光个人剂量计价格较贵。为了节省经,使我国个人剂量监测赶上世界先进水平,研先进的、 国产的,,,,,, ,光致荧光个人剂量计为国家节省大量的经费。,,空间辐射剂量测量需求间辐射剂量测量包括对航天员受到的辐剂量进行测量,也包括测量飞船甲板上电子装所受的吸收剂量。使用,,,材料存在灵敏度,不能重复测量等问题。 ,,,,,, ,光致荧光剂计是一种新型无源剂量计,它可替代,,,用有载航天飞船上记录工作人员所受到的最大量和作为航天研究记录档案。对确定吸收剂、选定屏蔽材料起着重要作用。 由于,,,,,, ,致荧光剂量计是用可见光激发释放荧光,测量置比,,,简单,可做成便携式读出装置,实在线测量。前用于空间辐射剂量测量的剂计主要有, ,,,、 ,,,,、 ,,, ,,等。美国已,,,,,, ,光致荧光剂量计,,,,,,用在测量间辐射剂量研究中,最初主要用于测量低,,,射,如, 电子、光子。 目前,美国将,,,,,, ,致荧光剂量计用于重离子测量,在陆地和太空行了研究和实验并取得了较满意的结果。国中国科学院高能物理所和航天医学研所以搭载的方式,在返回式卫星上进行了多次射剂量测量,主要使用,,,和,,, ,,。根据,,,,, ,光致荧光剂量计具有灵敏度高,测量简,能重复测量的优点, ,,,,,, ,光致荧光剂量在空间辐射剂量测量中也将有取代,,,的趋。随着航天事业的迅速发展,空间辐射及其防技术受到了空前关注。迫切需要研究新的剂量料和剂量技术,为较准确的测量宇航员和飞船的电子装置所受的吸收剂量提供技术保障。,,环境辐射剂量监测需求,,,,,, ,为材料的光致荧光技术在环境量学方面也有较好的应用前景,美国、 日本、国、 巴西等国均开展了这方面研究。他们的研结果表明,使用,,,,,, ,光致荧光剂量计是快评估环境光子剂量率的一种可选择的方法。 由它比,,,灵敏,该剂量计对环境光子剂量率量精度较高。据报道使用,,,,,, ,光致荧光剂量计评估环境光子剂量率的测量精度与高气压离室的测量精度近似【,】 。 由于该剂量计制作容、价廉,在环境剂量检测中将比电离室应用广。退役中,如何准确的在退役过程中和终阶段快速进行辐射环境检测是一个重要的急解决的问题, ,,,,,, ,光致荧光剂量测量体系目前最适用的、方便的、测量精度较高的体系一。此外,将,,,,,, ,光致荧光剂量计与光纤术结合可实现特殊辐射场所远距离测量或在测量,如放射性废液储罐泄漏的环境检测。,,在核医学领域的需求着电离辐射治疗技术在核医学领域的发,将需要大量的剂量计为病人提供剂量保障。前使用的固体化学剂量计主要是,,,, 由于,,不能重复测量,若在测量中出现故障将不能确给出剂量, ,,,,,, ,光致荧光剂量计具有可复测量和使用的优点,可较好的保存病人剂量案。将,,,,,, ,光致荧光剂量计与光纤组合使,可实现即时的在线远距离辐射剂量检测。,,