§ 47. Влияние режима облучения на чувствительность термолюминесцентных дозиметров

Зависимость чувствительности термолюминесцентных дозимет­ров (ТЛД) от дозы и ؛мощности дозы излучения определяется двумя факторами: числом ловушек в фосфоре и глубиной их за-

легания.

Пусть фосфор имеет N электронных ловушек с одинаковой глубиной е. Пусть далее в некоторый момент времени после на- чала облучения оказались заполненными п ловушек. Тогда в мо- мент времени I пустыми будут N—п ловушек. Заполнение лову- шек электронами, освобожденными излучением, есть процесс ста- тистический, поэтому число ловушек, заполняемых в единицу времени, пропорционально числу свободных ловушек N—п и мощности дозы излучения Р.

Однако вследствие теплового возбуждения часть электронов будет покидать ловушки. Число ловушек, опустошаемых в едини- цу времени, равно пФ, где Ф— вероятность, определяемая фор- мулой (46.2).

Теперь можно написать следующее уравнение, описывающее

изменение числа захваченных ловушками электронов:

(47.1)

.р؛п—ап1<И=аР (Ы—п١

Постоянная а равна относительному числу пустых ловушек, за- полняемых при воздействии излучения единичной дозы.

Положим, что мощность дозы постоя'Нна В'О времени. П'римем также, что до облучения все N ловушек были пустыми, т. е. п=0 при ،=0. Тогда, интегрируя уравнение (47.1), получаем

'г ⁼ ٤{1^_еХР[“(^ ⁺ ،гР)Ф٠ (47.2)

Выход термолюминесценции пропорционален числу заполненных ловушек. Доза излучения И=:Р1, поэтому чувствительность ТЛД по дозе

(47-3> ■لل^ا(۶ل،+^?؛)-]^₽لب^ا}٢ص-٢

В формулах (47.2) и (47.3) ، — время облучения дозиметра. Фор- мула (47.3) показывает характер изменения дозовой чувствитель- НО'СТИ 0٠т времени облучения (т. е. от дозы) и мощности дозы р. Дозовая чувствительность в общем случае' уменьшается с увели- чением дозы; при фиксированном времени облучения ، чувстви- тельность также уменьшается с увеличением мощности дозы. Э'ТИ закономерН'Ости иллюстрируются кривыми на рис. 50, ,полученны- ми для дО'Зиметра с люминофором СаВО^Мп. ЧтО'бы уяснить влияние мощности дозы ؛на чувствительность при фиксированном значении ٥, подставим в формулу (47.3) значение ،=£>/?; тогда

Т٥،Тъ{1-ехр[-(^+٥)п]}■ (47.4

151

Рис. 50. Зависимость дозовой чувстви- тельности дозиметра на основе СаЗО₄— Мп от времени облучения при различ-

ной мощности дозы излучения

Из формулы (47,4) следует, что при заданном значении дозы из- лучения чувствительность растет с увеличением мощности дозы. Это объясняется тем, что с ро- стом Р уменьшается время, необ-

:=٠— ٠٧،٢،٠

٧٥ ' уменьшается число электронов,

покинувших ловушки в результате энергии теплового движения.

Через достаточно большой промежуток времени после начала облучения устанавливается равновесие: число захваченных в еди- ницу времени электронов ловушками равно числу освобожденных из ловушек электронов. В этом случае йп/сИ = 0₉ и из формулы (47.1) получим для равновесного числа заполненных ловушек

(47.5)

Напомним, что интегральный выход термолюминесценции про­порционален числу заполненных ловушек. Формула (47.5) соот، ветствует области насьмцения, когда выход люминесценции не за­висит от дозы излучения. В условиях насыщения выход люминес­ценции определяется глубиной ловушек (через величину и мощностью дозы Р.

Рассмотрим частные случаи формулы (47.3):

а) п<С٨٢, т. е. число ловушек достаточно велико или доза до­статочно мала. Тогда вместо уравнения (47.1) получим

dn,]dt=a,PN—١ذجاأ

(47.6)

а вместо формулы (47.3)

1٠]ار٠)هس ٠ exp(—47.7) ٠[(كص)

Чувствительность изменяется с изменение^ 'времени облучения О'Т максимального значения, 'равного аЛЛ, до нуля,- причем это измене- ние полностью обусловлено энергией теплового 'движения, при фиксированном времени' облучения' чувствительность не 'зависит ни от ٥, ни от Р;

б) 0 و, что соответствует большому'значению энергии е (глу- бокие ловушки). При этом условии

ti/D= (N/Pt) [1—exp(—aPt)],

или-.

n/D= (٠)،[1— exphaD)]. (47.8)

В этом (случае чувствительность зависит от. дозы излучения.

но не зависит от времени'ее накопления и мощности дозы;

152