熱釋光劑量系統是一種先進的輻射劑量測量技術,廣泛應用于輻射防護、放射醫學、放射生物學、環境科學、考古學以及核電站和核事故應急醫學救治等領域。基于熱致發光原理工作。某些磷光體材料在制備過程中會加入特定的雜質,形成空穴。當這些材料受到X射線、γ射線、β射線或中子等輻射照射時,會吸收輻射能量并在空穴中儲存起來。隨后,通過加熱這些磷光體材料,儲存的能量會以光的形式釋放出來,光的強度與吸收的輻射能量成正比。通過測量釋放出的光的強度,可以計算出樣品所受的輻射劑量。
熱釋光劑量系統的主要特點:
一、高靈敏度與寬量程
高靈敏度:可檢測極低劑量的輻射(低至μGy(微戈瑞)級),適用于環境本底輻射、職業人員低劑量監測。
寬劑量范圍:通過選擇不同材料或調整讀出參數,可測量從μGy到kGy的寬范圍劑量,適用于從常規監測到事故應急。
二、組織等效性好
核心優勢:常用的熱釋光材料(如LiF:Mg,Ti)的有效原子序數(Z_eff≈8.2)接近人體軟組織(Z_eff≈7.4),因此其對不同能量X射線、γ射線的響應與人體組織吸收劑量高度一致,測量結果更準確,無需復雜的能量響應修正。
三、無電源工作,被動式探測
被動式劑量計:TLD探測器本身不含電源,在佩戴或放置期間無需供電,僅通過吸收輻射能量進行“記錄”。
優點:
結構簡單、體積小、重量輕,便于佩戴(如個人胸章式劑量計)。
可在惡劣環境(高溫、高濕、電磁干擾)下長期工作。
無電子元件老化問題,穩定性好。
四、可重復使用
可復用性:探測器在讀出劑量后,通過標準的退火程序(高溫加熱)可消除殘余信號,恢復其初始狀態,從而實現多次重復使用(通常可達數百次)。
經濟性:相比一次性劑量計(如膠片劑量計),長期使用成本顯著降低。
五、良好的穩定性與長期保存性
信號穩定性:在適當條件下(避光、干燥、常溫),熱釋光信號可穩定保存數周至數月,適合長期累積劑量測量。
低衰退率:經過標準退火的探測器,其靈敏度衰退緩慢,便于批次管理和質量控制。
六、小型化與多樣化
尺寸靈活:探測器可制成小片狀、粉末狀、圓柱狀等,尺寸可小至幾毫米,便于在復雜幾何形狀或狹小空間內布置。
應用多樣:可用于個人劑量計、環境監測點、患者劑量驗證(如放療中的體表或腔內劑量測量)等。
七、可實現多劑量計同時讀出
現代熱釋光讀出儀通常配備自動進樣器,可一次性連續讀取數十甚至上百個探測器,自動化程度高,效率高,適合大規模個人劑量監測項目。