Χαρακτηρισμός δοσίμετρων οπτικά προτρεπόμενης φωταύγειας
Authors: Δάλλας Γεώργιος 
Published: January 2014

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν δοσίμετρα θερμοφωταύγειας (TL) με στόχο το χαρακτηρισμό τους και σαν δοσίμετρα οπτικά προτρεπόμενης φωταύγειας (OSL). Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα: Al2O3:C, KMgF3:Ce3+, CaF2:Tm, CaSO4:Mn και LiF:Mg,Ti. Από τη μελέτη της ικανότητας λεύκανσης (bleachability) των υλικών αυτών, διαπιστώθηκε ότι το Al2O3:C και το KMgF3:Ce3+ μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σαν δοσίμετρα OSL, ενώ τα υπόλοιπα υλικά δεν ενδείκνυνται για χρήση ως δοσίμετρα OSL. Η μελέτη βασίστηκε σε μοντέλα 1ης, 2ης και κυρίως γενικής τάξεως κινητική. Στο πρώτο τμήμα της εργασίας επιχειρήθηκε μία διόρθωση για τη θερμική απόσβεση της φωτοκαμπύλης του Al2O3:C και πραγματοποιήθηκε ανακατασκευή της TL φωτοκαμπύλης. Υπολογίσθηκαν πειραματικά οι τιμές των παραμέτρων θερμικής απόσβεσης W και C, για τις στενές φωτοκορυφές του Al2O3:C. Οι τιμές W=1.085±0.03 eV και C=(3.71±2.37)?1012, που προέκυψαν, βρίσκονται σε απόλυτη συμφωνία με αυτές που υπάρχουν στη βιβλιογραφία. Το επόμενο τμήμα της μελέτης περιελάμβανε τη συσχέτιση μεταξύ θερμοφωταύγειας (TL) και φωταύγειας γραμμικώς αυξανόμενης οπτικής προτροπής (LM-OSL) αναλόγως των ιδιαιτέρων χαρακτηριστικών των διαφόρων δειγμάτων Al2O3:C (απλές, διπλές και πλατιές κορυφές). Οι πειραματικές καμπύλες μελετήθηκαν με την εφαρμογή μεθόδων αποσυνέλιξης (deconvolution) και προσαρμογής (fitting) καμπυλών. Συμπερασματικά και όσον αφορά στη συσχέτιση μεταξύ σήματος TL και OSL του Al2O3:C, παρατηρήθηκε ότι η LM-OSL φωτοκαμπύλη, κυρίως στις περιπτώσεις των πλατιών και διπλών κορυφών, αποτελείται από τρεις συνιστώσες. Η αντιπαραβολή των TL πειραματικών φωτοκορυφών (οι οποίες πάσχουν από θερμική απόσβεση) με τις αντίστοιχες LM-OSL συνιστώσες, υποδεικνύει ότι οι ίδιες παγίδες ηλεκτρονίων είναι υπεύθυνες τόσο για την TL όσο και για την OSL. Επίσης, η σύγκριση των θερμικά αποσβενυώμενων TL φωτοκορυφών και των LM-OSL συνιστωσών, με αυτές των ανακατασκευασμένων (απαλλαγμένων από θερμική απόσβεση) TL φωτοκορυφών, υποδεικνύει ότι η απόδοση επανασύνδεσης της μη θερμικά αποσβενυώμενης TL μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη της LM-OSL. Αυτό αποδίδεται στα διαφορετικά μονοπάτια που ακολουθούνται κατά την επανασύνδεση, αναλόγως του αν λαμβάνει χώρα θερμική ή οπτική διέγερση. i ii Το τελευταίο τμήμα της μελέτης περιελάμβανε τη συσχέτιση μεταξύ σημάτων TL και OSL στο υλικό KMgF3:Ce3+ και μελέτη της λεύκανσης των επιμέρους κορυφών του υλικού. Στο KMgF3:Ce3+, το οποίο παρουσιάζει περίπλοκη δομή τόσο στην TL όσο και στην OSL συμπεριφορά του, τα σήματα της TL και της OSL προέρχονται από τις ίδιες παγίδες ηλεκτρονίων (ή οπών). Όπως διαπιστώθηκε από την ανάλυση των μετρήσεων, κάθε φωτοκορυφή δεν σχετίζεται με μία απλή OSL συνιστώσα, αλλά με τρεις. Επίσης είναι δυνατόν οι σταθερές διάσπασης για λεύκανση να έχουν παραπλήσιες τιμές παρόλο που προέρχονται από διαφορετικές TL κορυφές. Συμπερασματικά και όσον αφορά στη συσχέτιση μεταξύ σήματος TL και OSL του KMgF3:Ce3+, με τη χρήση της μεθόδου της εναπομείνασας θερμοφωταύγειας (residual TL), υπολογίστηκαν όλες οι σταθερές διάσπασης για λεύκανση, του υλικού. Βρέθηκε ότι η λεύκανση της κάθε φωτοκορυφής πραγματοποιείται με τρεις διαφορετικούς ρυθμούς, το γρήγορο, το μέτριο και τον αργό ρυθμό. Κάθε ρυθμός λεύκανσης θα έπρεπε να αντιστοιχεί σε μία μοναδική OSL συνιστώσα της καμπύλης OSL, με συγκεκριμένη σταθερά διάσπασης. Παρόλα αυτά, κάποιες από αυτές τις συνιστώσες δεν μπορούν να διαχωρισθούν κατά την αποσυνέλιξη (CGD analysis) της καμπύλης OSL, με αποτέλεσμα να απαιτούνται μόνο 6 συνιστώσες για την αναπαραγωγή της καμπύλης LM-OSL του KMgF3:Ce3+.