Δοσιμετρικός χαρακτηρισμός του βρωμιούχου καλίου (KBr)
Creators: name: Σφάμπα, Ιωάννα Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Δοσιμετρία
Θερμοφωταύγεια
Βρωμιούχο κάλιο
Dosimetry
Thermo luminescence
Potassium bromide

description: Ο αρχικός στόχος της παρούσης εργασίας ήταν η πιθανή χρήση του βρωμιούχου καλίου ως δοσίμετρο θερμοφωταύγειας (TLD), μιας και έχει ήδη μελετηθεί η χρήση του ως δοσίμετρο οπτικά προτρεπόμενης φωταύγειας (OSLD). Διενεργήθηκαν τα απαραίτητα πειράματα ώστε να εξεταστεί η ευαισθητοποίησή του, η εξάρτησή του από την ακτινοβολούσα δόση, η εξασθένιση του σήματος συναρτήσει του χρόνου που μεσολαβεί από την ακτινοβόληση μέχρι τη μέτρηση του εκάστοτε δείγματος, η πιθανή εξάρτηση της έντασης των φωτοκορυφών από το ρυθμό θέρμανσης. Υπολογίστηκε η ενέργεια ενεργοποίησης με δυο διαφορετικούς τρόπους και τέλος πραγματοποιήθηκαν πειράματα οπτικής εκκένωσης ώστε να εξεταστεί πιθανή τροποποίηση της φωτοκαμπύλης έπειτα από έκθεση του δείγματος σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το βρωμιούχο κάλιο (KBr) εμφανίζει τρεις βασικές φωτοκορυφές περίπου στους 45οC (κορυφή αναφοράς), 170οC (1η κορυφή) και 240οC (2η κορυφή). Παρουσιάζει ευαισθητοποίηση, αν και με διαφορετικό τρόπο για κάθε διαφορετική μέγιστη θερμοκρασία. Επίσης, υπάρχει γραμμική αναλογία μεταξύ ακτινοβολίας και σήματος, που λαμβάνουμε κατά τη μέτρηση, ενώ η ένταση των φωτοκορυφών είναι ανεξάρτητη του ρυθμού θέρμανσης. Ακόμη, η πρώτη κορυφή παρουσιάζει, λόγω φαινομένων σήραγγος, μεγάλη πτώση καθώς αυξάνει ο χρόνος αναμονής μεταξύ ακτινοβόλησης και μέτρησης, κάτι που δεν παρατηρείται για τη δεύτερη κορυφή. Επίσης, υπολογίστηκαν με τη μέθοδο του Initial Rise οι ενέργειες ενεργοποίησης στις οποίες οφείλονται οι φωτοκορυφές και βρέθηκαν, αντιστοίχως ίσες με 1.18eV για την κορυφή αναφοράς, 1.68eV για την 1η κορυφή και 2.7eV για τη 2η κορυφή. Ενώ με τη μέθοδο GCD οι αντίστοιχες τιμές είναι 0.94 eV, 1.5 eV και 2.5 eV. Όπως, γίνεται εμφανές η διαφορά των δυο μεθόδων είναι σχετικά μικρή και ίση με 0.2 eV. Τέλος, μέσω πειραμάτων οπτικής εκκένωσης παρατηρήθηκε ότι η 1η κορυφή επηρεάζεται τόσο από το πράσινο όσο και από το κόκκινο φως. Η διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι η εξάρτηση της έντασης της φωτοκορυφής με το χρόνο έκθεσης στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που αντιστοιχεί στο πράσινο χρώμα, είναι γραμμική, ενώ στην περίπτωση του κόκκινου εμφανίζονται δυο συνιστώσες που πιθανώς οφείλονται σε φαινόμενο λεπτής υφής. Τέλος, υπολογίστηκαν οι ενδεχόμενες OSL φωτοκαμπύλες, που πρότειναν την ύπαρξη δυο συνιστωσών στην περίπτωση LM-OSL, κάτι που ενισχύει την εφαρμογή του KBr ως δοσίμετρο επείγουσας κατάστασης (emergency dosimeter). Συνδυάζοντας όλα τα παραπάνω πειραματικά αποτελέσματα, είμαστε πλέον σε θέση να βγάλουμε ασφαλή συμπεράσματα. Το κυριότερο, όμως, συμπέρασμά μας είναι ότι τελικά, όντως το βρωμιούχο κάλιο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φωταυγειακό δοσίμετρο. Ένα τέτοιο δοσίμετρο θα μπορούσε να βρει εφαρμογή ακόμη στην ιατρική ή/και σε επείγουσες καταστάσεις.
description: The primary goal of this study was the possible use of potassium bromide as thermoluminescent dosimeter (TLD), since it has already been studied for use as optical stimulated luminescent dosimeter (OSLD). The necessary experiments were performed in order to investigate the material’ s sensitivity, the signal’ s dependence of the radiation dose, the attenuation of the signal versus time which intervals between irradiation and measurement for each sample, the potential dependence of the glow peak’ s intensity of the heating rate. The activation energy was calculated through two different ways and then bleaching experiments took place in order to investigate possible modification of glow curves after exposure of the sample to electromagnetic radiation. Potassium bromide (KBr) has three main glow peaks on 45oC (reference peak), 170oC (first peak) and 240oC (second peak). The material is sensitized, by different ways for different maximum temperature. Also, there is a linear proportionality between radiation and signal that we receive during measurement and the intensity of the glow peaks is independent of the heating rate. Moreover, the first peak, because of tunneling affects, presents a large fall as is increased the waiting time between irradiation and measurement, while this is not observed for the second peak. Also, is calculated the activation energy by using the Initial Rise method and were found equal to 1.18eV for the reference peak, 1.68eV for the first top and 2.7eV for the second peak. While through the GCD method the corresponding values are 0.94 eV, 1.5 eV and 2.5 eV. As becomes obvious the difference between the two methods is relatively small and equal to 0.2 eV. Finally, bleaching experiments took place and was observed that the first peak is influenced by both green and the light. The difference occurs in the fact that the dependence of the intensity of glow peak from time exposure to electromagnetic radiation corresponding to green is linear, while in the case of red presents two components probably caused by an apparent fine structure. Finally, was calculated the potential OSL glow curves, suggesting the existence of two components in the case of LM-OSL, which supports the application of KBr as an emergency dosimeter. Combining all the above experimental results, we are now able to draw reliable conclusions. The most important conclusion is that eventually, potassium bromide can be used as TL dosimeter. Such a dosimeter could also find application in medicine and / or emergency situations.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)