CTLD-1000热释光探测器长期稳定性实验浅析

                 CTLD-1000型热释光探测器长期稳定性实验浅析

1、 在各种气候条件下的稳定性  探测器在各种气候下的稳定性是探测器剂量特性的一个重要指标。GB-10264标准未对热释光探测器在各种气候条件下的稳定性做出规定，本实验参照标准对剂量计的要求，对探测器进行长期稳定性性能实验。

ａ. 温度的影响

准备两组探测器每组10个，辐照第2组探测器。使已知的剂量约定真值(C)约为10mGy。

将探测器放在温度50±2℃、相对湿度65%的条件下贮存30天 。取出后以相同剂量约定真值辐照第1组，将两组探测器在标准条件下放置24小时后读出。测出每个探测器的读出值(r_ij)，

并计算每组探测器的平均读出值(_i)及其置信区间(Ii)。应有：

0.8≤±I≤1.20

式中，I为两平均值比的置信区间，其计算方法为：

I=

式中，为第1组探测器的平均读出值；第2组探测器的平均读出值；I1、I2为第1、2组探测器平均值置信区间半宽度，对于n次测量中平均值置信区间半宽度为:

I＝·s/

式中，s是该组探测器的标准偏差；为学生分布因子，测量次数n为10时，则

表15给出了几种探测器受温度影响的实验结果。

表15、热释光探测器温度影响性能实验结果

表中结果表明,CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Cu,P和CaSO₄:Dy(Teflon)热释光探测器温度性能满足标准的要求。

ｂ. 湿度的影响

　　实验条件同温度实验，标准要求剂量计在温度20±2℃、相对湿度90%的条件下贮存30天。本实验将探测器放在温度20℃、相对湿度大于90%的条件(装有水的干燥瓶)下贮存30天。应有：

0.8≤±I≤1.20

表16给出了探测器受湿度影响的实验结果。

表16、热释光探测器湿度影响性能实验结果

结果表明：除CTLD LiF:Mg,Ti Φ4.5×0.8mm探测器的结果不符合标准外，其余探测器的性能均满足标准的要求。LiF:Mg,Ti圆片制备工艺还有待于进一步改进。

ｃ. 长期稳定性

本实验对LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P热释光探测器进行了长期稳定性实验。

　　实验将探测器分为若干组，每组10个探测器，辐照后在不同时间测量，测量间隔时间为30天，辐照的剂量约定真值为10mGy。

表17给出了几种探测器的长期稳定性实验结果

表17、热释光探测器长期稳定性实验结果

辐照后TL信号衰减(衰退)是热释光探测器固有的现象。一般来讲，TL信号衰退的快慢(速率)和发光峰温度有关。温度低的发光峰(低温峰)其TL信号就衰退的快一些；温度较高的发光峰，由于其电子陷阱较深，TL信号衰退的慢一些。由于不同热崐释光探测器的陷阱结构的差别，其衰退速率有所不同。除和以上因素有关外，热释光探测器的衰退速率还和其制备工艺、环境温度，光照、测量参数等因素有关。对于长期使用的热释光探测器，应考虑低温峰衰退的影响，本实验室正在开展这方面的研究。初步研究结果表明：LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P的衰退现象和低温峰有关。

2.一批的均匀性  一批的均匀性是检验探测器的质量的一个重要指标。

标准要求将一批(50个)中的全部探测器准备以相同的剂量辐照并读出，辐照的剂量约定真值(C)为一恰当探测阈限值的 10 倍。该探测阈限值的取值见表18。

表18、探测阈限值

求出每一种探测器评定值(E_i)，并取出其中的大值(Emax)和小值(Emin)，本实验采用探测器读出值(r_i)进行数据处理。应有：

表19给出了几种热释光探测器一批均匀性的实验结果。

表19、热释光探测器一批均匀性实验结果

表中CTLD LiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P热释光探测器一批的均匀性结果分别为11.0、5.5和12.2，满足标准的要求。

图14、15、16给出了CTLDLiF:Mg,Ti、LiF:Mg,Ti-M和LiF:Mg,Cu,P 热释光探测崐器读出值单变量直方图。

图14、LiF:Mg,Ti热释光探测器读出值单变量直方图

图15、LiF:Mg,Ti-M热释光探测器读出值单变量直方图

图16、LiF:Mg,Cu,P热释光探测器读出值单变量直方图憖

图中横座标为探测器读出值，纵座标为频度值。从图中可以看出一组探测器读数值的分布情况。探测器一批的均匀性结果反映出探测器读数值的一致性，其性能的好坏对测量精度有直接影响。在实际使用时，可通过筛选来控制探测器一批的均匀性能。

2.2.10  无向性  GB-10264未给出对探测器的无向性性能检测规则，本实验参照对剂量计的无向性(对光子)检测规则进行实验。

取4组探测器，在自由空气中辐照。射线能量为60±5keV；辐照的剂量约定真值(C)为10mGy。4组探测器的辐射入射方向为：第1组正常方向入射；第2、3、4组分别偏离正常方向20°、40°和60°入射。在每个入射方位上，辐照的剂量为剂量约定真值的1/4。每一入射角的四个入射方位使射线以规定角度分别从探测器的上、下方(此二方位同在一个平面上)和左、右方(此二方位同在一个平面上，该平面垂直于上、下方为平面)入射。

为了改变入射角，实验将探测器放置在角度旋转器上进行辐照，探测器的中心崐垂直于角度旋转器水平面中心。

标准要求给出每个探测器的剂量评定值(E ij)和每组探测器的平均剂量评定值(Ei)。

本实验给出每个探测器的读出值(r _ij)，计算每组探测器的平均读出值(r_i)及其置信区间

(I _i)。根据标准要求个人剂量计的无向性应满足：

式中，I 为  计算值的置信区间。该计算值为一合成量，其置信区间为：

I＝

式中，Ii为每组探测器平均值的置信区间。n=10时，

表20给出了CTLD系列热释光探测器无向性的实验结果。

表20 CTLD热释光探测器无向性实验结果

表中结果表明，CTLD LiF:Mg,Ti、 LiF:Mg,Ti-M、 LiF:Mg,Cu,P和CaSO₄:Dy(Teflon)热释光探测器的无向性性能满足标准的要求。