随着核能及辐射技术的应用愈来愈广泛, 虽采取了一系列安全措施, 但仍不能完全避免发生事故。人员受照剂量大小可能产生辐射生物学效应, 在临床的分类诊断、分析、采取医疗措施时, 需要有较可靠的剂量做为重要依据, 并要求这些剂量学的量能反映受照者病情。而在核事故现场, 人们往往忽视佩戴剂量计, 因此核事故人员的吸收剂量测量和重建已成为热点研究课题。与热释光等其他方法相比较, 光激发光除了具有热释光的优点以外, 还有我们感兴趣的两个特点^[1] :一是由于光激发光的测量装置是主要用光激发, 可以在室温下测量, 不仅热释光剂量材料大都可以测量光激发光, 而且一些不能加热测量的材料也可以作为光激发光材料; 二是读出方法灵活, 可以使用强激发光源将信号快速读出, 获得很高的灵敏度。

1 测量装置及条件

采用丹麦Risø国家实验室生产的Risø TL/OSL-15-A热释光、光激发光测量仪实现光激发光的测量。且具有很高的测量灵敏度和稳定度。

1.1 放射源

仪器上附带β源, 剂量率约为110.0 mGy.s^-1, 通过设定时间, 可实现较大范围的剂量照射。本实验取十个剂量点, 照射时间分别为1s, 2s, 5s, 10s, 20s, 50s, 100s, 200s, 500s, 1 000s, 得到不同受照剂量值。

1.2 激发光源

标准配置的OSL测量的激发光源有两种, 蓝光(470nm)和红外(875nm), 其激发强度分为50mW/cm²和120mW/cm², 对应的探测滤光片(安装于光电倍增管前)采用U -340, 测量得到BLSL曲线; 激发光源为红外光时, 对应的探测滤光片采用BG39和Corning7-59的组合, 测量得到IRSL曲线。

1.3 样品制备和测量

取常用的塑封集成电路芯片, 压碎后研磨成粉末, 各取样5mg左右, 给不同剂量照射后直接放入直径为10mm的不锈钢碟中测量。每次激发测量时间为40s, 加热的升温速率为5℃ /s, 选用的加热温度最高为175℃。

2 结果 2.1 剂量与光读数的关系

表 1为样品在不同辐射剂量、不同激发条件下得到的光计数。图 1上线表示样品在蓝红光激发下的线性拟合, 下线表示样品在蓝光下的线性拟合, 从图 1中可以看出辐射剂量从0.11Gy到110Gy范围内OSL的剂量响应曲线线性较好。

2.2 性状稳定性

由于塑封集成电路温度过高会造成样品性状的改变, 本实验最高加热至175℃, 未观察到性状的改变。

3 讨论

(1) 意外放射事故特别是γ辐射事故后, 剂量测量的主要技术途径是热释光(TL)和电子自旋共振(ESR)波谱两种方法。手表红宝石作为“事故个人剂量剂”较为成熟^[1], 但近年来佩戴机械表的人日趋减少; ESR在样品的制备上有较大的难度, 特别是事故后早期取样(如骨组织和牙齿)比较困难^[2]。因此光激发光在事故剂量学方面的研究有着广泛的应用前景, 光激发光在辐射剂量学的应用研究, 已成为发光剂量学的研究热点之一^[3]。而从辐射事故现场和受照者携带物中寻找到适合事故剂量的材料又显得尤为重要。目前主要的光激发光材料主要是石英和长石^[4], 选择用此集成电路芯片, 是由于核辐射事故是意外事件, 在受照人员往往没有佩戴个人剂量计的情况下, 现场材料和个人携带物品中未必有适合热释光剂量测量的剂量计材料, 而人们往往都会随身携带手机等通讯工具, 这样有望在手机中的封装元器件中提取出灵敏度高的光激发光剂量计。

(2) 用光激发光的测量方法, 由于所使用放射源活度较大, OSL信号对辐射剂量在0.11Gy到110Gy范围内有良好的线性关系, 从剂量响应的趋势来看, 其探测限可能达到10mGy或更低, 需要进一步实验。

(3) 做为主要生物剂量测定的方法一个是其可靠性已通过国内外事故的实际应用而得到确认的染色体畸变测定法; 一个是在目前被认为在一定条件下具有较好诊断意义的微核测定法。但前一种的估计剂量最低值: γ射线为0.1Gy, X射线为0.05Gy ^[5], 后一种方法的灵敏度又不如前者。根椐对国内外事故资料的分析, 在以往所发生的事故中, 除少数人员受到大、中剂量照射引起急性放射病外, 大部分人员受到的照射剂量是小于1Gy, 其中又以0.5Gy以下的剂量照射为多数^[5]。这样, 如果进一步的研究能符合预想的话, 这不仅在临床上有助分类诊断、分析、采取医疗措施且在事故处理中都有着重大的意义。

(4) 虽然光激发光剂量学在个人和环境剂量学、事故剂量学及年代剂量学等方面的应用前景十分诱人。在目前而言, 光激发光的理论研究尚在起始阶段, 许多的光激发光现象还得不到解释, 从而增加数据的处理难度。随着近年来光激发光剂量学愈来愈受到人们的重视, 相信在光激发光学材料的开发研制及提高光激发光测量的灵敏度的研究上会得到更大的进展。