1 引言

目前在我国LiF (Mg, Cu, P)热释光探测器是应用最广泛的一种。但在能量响应性能方面仍存在一些问题, 即在低能范围时, 热释光响应偏低的问题。这一缺点可使在这一能量范围内的剂量测量值偏低, 从而影响了剂量估算的精度。自从ICRU39号报告提出四个剂量当量新量值及新的转换系数之后, 对深测器的能量响应提出了新的要求^[1]。为了提高测量精度和满足新的要求, 扩大LiF (Mg, Cu, P)粉末的应用范围, 有必要对LiF (Mg, Cu, P)热释光探测器的能量响应性能进行改进。

2 材料和方法

X, γ射线的能量在1MeV以下, 与物质相互作用时主要是光电效应。光电效应发生机率原子序数高的要比原子序数低的高很多^[2]。LiF (Mg, Cu, P)粉末是一种原子序数较低的热释光探测器。能否在热释光粉末中掺入少量的高原子序数的添加剂, 提高它原子序数, 增加光电效应发生的机率近而提高低能时的热释光响应。根据这一原理我们在热释光粉末中掺入少量的四氧化三铅制成含铅的热释光粉末。本研究采用的LiF (Mg, Cu, P)粉末状探测器是由中国医学科学院放射医学研究所制备的。粒度为80~200目, 掺入一定量的四氧化三铅和添加剂, 将此混和物进行热处理, 制成含铅的LiF (Mg, Cu, P)热释光粉末。含铅LiF (Mg, Cu, P)热释光粉末的使用条件与不含铅的LiF (Mg, Cu, P)热释光粉末相同。样品的照射是由中国辐射防护研究院标准照射室采用能量点为65, 104, 123keV的重过滤X射线及¹³⁷Cs, ⁶⁰Co核素源照射的。测量仪器为北京核仪器厂产的FJ377型热释光剂量仪

3 主要结果

表 1给出了改进后的LiF (Mg, Cu, P)粉末探测器与未改进的LiF (Mg, Cu, P)粉末探测器, 在65~ 123keV范围时其能量响应比较的结果。从表 1中可以看出两种掺入不同含量四氧化三铅的LiF (Mg, Cu, P)粉末探测器均比未掺入Pb的LiF (Mg, Cu, P)粉末探测器的能量响应分别提高了20%和30%。

改进后的LiF (Mg, Cu, P)+Pb粉末探测器的能量响应性能得到改善后, 其它的性能是否有所改变, 为此对LiF (Mg, Cu, P)+Pb粉末探测器的其它主要性能作了测试。我们观察了改进与未改进的LiF (Mg, Cu, P)+Pb粉末探测器的发光曲线, (图 1)其剂量峰的温度无明显差异。表 2给出了灵敏度比较的结果。可以看出LiF (Mg, Cu, P)+Pb粉末探测器的灵敏度无明显变化。表 3给出了LiF (Mg, Cu, P) +Pb粉末探测器的重复性测量结果, 其重复性也无改变。

表 4给出了照射剂量在(9.11~268320)×10^-7 C·kg^-1范围时的剂量响应线性测量结果。图 2为LiF (Mg, Cu, P)+Pb粉末热释光探测器的剂量响应的线性回归曲线。从所得结果来看, 改进后的LiF(Mg, Cu, P)+Pb粉末热释光探测器的剂量响应, 仍保持了原有的良好特性。

4 结论

从我们的实验结果来看, 改善后的LiF(Mg, Cu, P)+Pb粉末热释光探测器的能量响应与原来的比较有很大差别, 但仍保持了原有的其它良好特性。这说明了四氧化三铅并没有作为杂质掺入LiF(Mg, Cu, P)的晶格中, 只是起到了提高该热释光材料的原子序数, 从而增加其光电效应的发生机率。只要仔细的调整掺入四氧化三铅的量, 就能得到本文研制的合乎要求的热释光材料