热释光
热释光_实验报告
一、实验目的1. 了解热释光剂量仪的工作原理，并掌握热释光剂量仪的正确使用方法。
2. 了解照射距离和屏蔽材料对测定射线照射量的影响，并掌握外照射防护的基本原则。
3. 通过实验，掌握热释光剂量法的测量原理和方法。
二、实验原理热释光剂量法（Thermoluminescence Dosimetry，简称TLD）是一种利用固体材料在受到电离辐射照射后，其内部缺陷中心捕获的电荷载流子随时间积累，并在加热过程中以光的形式释放出来的原理，来测定辐射剂量的方法。
TLD法具有组织等效性好、灵敏度高、线性范围宽、能量响应好、可测较长时间内的累积剂量、性能稳定、使用方便等优点，在辐射防护测量，特别是个人剂量监测中有着广泛的应用。
热释光剂量仪的基本工作原理是：经辐照后的待测组件由仪器内的电热片或热气等加热，待测组件加热后所发出的光，通过光路系统滤光、反射、聚焦后，通过光电倍增管转换成电信号。
输出显示可用率表指示出发光峰的高度（峰高法）或以数字显示出电荷积分值（光和法），最后再换算出待测组件所接受到的照射量。
三、实验内容1. 测量LiF组件的发光曲线，选择加热程序。
2. 校准热释光剂量仪。
3. 用光和法测量不同照射距离上的照射量。
4. 根据对减弱照射量的要求，选择铅屏蔽体的厚度。
四、实验步骤1. 准备工作：将待测LiF组件置于实验室内，用辐射源进行照射，照射剂量分别为0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 Gy。
2. 发光曲线测量：将辐照后的LiF组件放入热释光剂量仪，选择合适的加热程序，测量发光曲线，并记录数据。
3. 校准热释光剂量仪：根据标准剂量值，对热释光剂量仪进行校准，确保测量结果的准确性。
4. 照射量测量：在实验室内，将LiF组件放置在不同照射距离处，用辐射源进行照射，照射剂量分别为0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 Gy。
用光和法测量不同照射距离上的照射量，并记录数据。
热释光个人剂量计原理
热释光个人剂量计原理热释光是一种物质在受到辐照后释放储存在其中的能量的现象。
这种能量储存在物质的晶格结构中，一旦晶格结构被激活，这些能量便开始以光的形式释放出来。
热释光个人剂量计利用这一原理来测量辐射剂量。
热释光个人剂量计的主要组成部分是热释光材料，一般是由稀土元素掺杂的结晶体。
当材料受到辐照时，辐射能量会被吸收，并以电子激发的形式存储在晶格中。
当剂量计暴露在恒温环境下加热时，电子会从激发态返回到基态，释放出能量并发出光。
在使用之前，热释光个人剂量计需要被预热，以清除材料中的任何已有激发态。
剂量计被佩戴在人体暴露于辐射的区域，比如袖口、胸部或腰部。
当人体暴露于辐射时，辐射能量会被剂量计吸收，并激发材料中的电子。
剂量计会在使用之前注入基准信号，允许测量辐射剂量与基准信号之间的差异。
当测量周期结束后，剂量计被取下并放置在读数系统中。
读数系统通常是一种专门的仪器，能够控制剂量计的加热速率和测量热释光的光强度。
加热的过程中，剂量计会释放出存储在其中的激发能量，产生光。
读数系统会收集和记录这些光的强度，并根据之前注入的基准信号计算出辐射剂量。
热释光个人剂量计的优势在于它的回放性能和较宽的剂量范围。
剂量计可以被重复使用，只需清洁和校准即可。
此外，它对不同类型辐射的响应较为均匀，能够准确测量辐射剂量的大小。
这使得热释光个人剂量计成为广泛应用于核工业、医疗诊断和放射治疗等领域的重要工具。
总结起来，热释光个人剂量计利用热释光原理测量辐射剂量。
当热释光材料受到辐照时，材料会吸收并存储辐射能量。
加热过程中，材料会释放出存储的能量并发出光。
通过测量和记录这些光的强度，可以推算获得人体受到的辐射剂量。
热释光个人剂量计具有回放性能，对不同类型辐射的响应较为均匀，是一种广泛应用于辐射测量领域的有效工具。
热释光检测原理
热释光检测原理
嘿，朋友！今天咱来聊聊热释光检测原理。
你知道吗，热释光检测就像是一个超级侦探，能帮我们解开很多秘密呢！
比如说，我们有一件古老的瓷器，怎么知道它是真的古老还是现代人仿造的呢？这时候热释光检测就大显身手啦！它能检测出这件瓷器在过去曾经经历过的辐射。
热释光检测的原理其实并不难理解。
就好比我们人会留下记忆一样，那些被检测的物品也会留下它们所经历的各种痕迹。
热释光检测就是能捕捉到这些痕迹的高手！想象一下，一件物品长期处在有辐射的环境中，它就像吸饱了能量的小海绵。
当我们用专门的仪器去激发它时，它就会释放出这些储存的光，这光就是热释光呀！这难道不神奇吗？我的天呐！
再举个例子，一块古老的石头。
我们怎么判断它的年代呢？热释光检测就能给出答案！它能细致地分析出石头所经历的岁月痕迹。
哎呀呀，是不是很厉害！
热释光检测在文物鉴定、地质研究等很多领域都有重要的应用呢。
它就像一把神奇的钥匙，帮助我们打开那些隐藏在时间背后的秘密之门。
所以说
呀，科技的力量真的是太强大了，能让我们看到以前看不到的东西，了解到以前不知道的事情。
总之，热释光检测原理真的超有趣，也超级有用！它让我们可以更深入地探索历史和自然的奥秘，这可真是太棒啦！。
热释光简单介绍
二级动力学发光曲线特征：发光曲线显得更对称， 高温侧宽度略大约低温侧，随n的增加，温峰向低温 移动。如下图
通用级动力学：在实际的发光过程中一级、二级动力学 都不可能存在，May和Partridge给出了如下经验表达式
式中b是动力学的级，不等于1和2，S’=
式中 式。
。 当b=1,2时，通用级回到一级、二级动力学表达
退火行为
退火:将材料缓慢加热到一定温度，保持足够时间， 然后以一定速度冷却的过程。 我们知道,退火可以改变材料的缺陷分布,从而改 变材料的性能。在实际应用中要求TLD材料尽可能 的多次使用，而辐射之后经历的退火能有效的重新 建立缺陷平衡，进而使之能再次使用。不同的退火 温度对陷阱的排空不一样，进而产生不同的发光峰 和灵敏度，此外，冷却速率的不同可以影响缺陷的 存在形式（如聚合体和离子体）和存在状态（如沉 积态和游离态），这些都会影响TL的发光中心和发 光曲线形状。
敏化：吸收辐射剂量后，材料灵敏度增加的现象。
剂量响应曲线
剂量响应：TL强度随吸收剂量的变化。在理想情况 下，TL随吸收剂量D的变化曲线在很大范围内呈线性变 化。但很多实际使用的剂量材料都出现非线性，典型的 情况是随着剂量的增加，先是线性响应，再是超线性响 应，最后在接近饱和时是亚线性响应。如下图：
当然，不管是最大辐射剂量还是最小辐射剂量，都与我 们在实验中使用的检测仪器、分析手段等相关。
衰退
热释光材料辐照后热释光衰减的现象。
一般，放置时间越长，放置温度越高，衰退越严重， 并且低温热释光峰比高温热释光峰衰退更为严重。 造成衰退的原因可能有以下几点：
一：在室温下浅陷阱中俘获的载流子可能在热、光 等作用下从陷阱中逃出。这就要材料在处理、使用、 保存尽可能的避光。 二：由于量子隧道效应造成的与温度无关的衰退。
热释光 标准
热释光标准
热释光测试是一种材料无损检测技术，它利用晶体在受热释放记忆时可以发出可见光，通过光强变化来研究材料的使用寿命。
热释光测试技术可以用来测量从石器时代到现代的陶瓷、玻璃、硅酸盐、塑料、水晶、贝壳等材料的使用时间。
热释光测量结果不受操作人员的主观因素影响，也不受环境因素的干扰，具有很好的重复性和可再现性。
此外，热释光测量结果可以与标准样品进行对比从而得出精确的时间测量结果。
热释光测量时间精度取决于样品本身和测量条件，如加热温度、加热时间等。
因此，热释光标准可能因不同的测量条件和样品性质而有所差异，建议在使用热释光测试时，遵循专业测量机构或实验室的指导或标准操作程序。
如有需要，可以咨询专业的材料测试机构或化学实验室以获取更具体的信息。
热释光剂量系统
热释光剂量系统
热释光剂量是用来测量电离辐射剂量的一种常用方法，最早是1930年由美国发明家威廉斯（Willis）发明的。
它使用一个称为“热释光器（thermoluminescence dosimeter，TLD）”的装置来测量电离辐射的剂量，它可以被用于钟表、防护服、临床检查和放射治疗等。
热释光（thermoluminescence）是一种物理现象，指当某一种物质放射或照射到一定的温度或温度范围时，会发出可见的蓝色或白色光。
热释光剂量系统包括一个加热装置，用于把物质照射或加热到一定的温度；一个测量装置，用于测量热释光的光谱；一个计算机，用于计算热释光的度，以及一个读取装置，用于读取测量结果。
因为热释光剂量系统可以测量到不同范围内的电离辐射剂量，所以它被广泛应用于放射治疗、核反应、核电站、核设施和其他放射环境中。
热释光剂量系统的工作原理是，先将样品加热到一定的温度，使其发出电离辐射；然后将计算机接入，以读取和记录测量结果；最后，读取装置接入，以计算剂量值。
它还可以被用来测量钟表、防护服、临床检查和放射治疗的剂量。
热释光剂量系统的优点有很多，其中最重要的是，它可以测量不同范围内的电离辐射剂量；它测量精度高，准确性强，重复性好；它操作简单，易于操作和维护；它不受外界磁场干扰；它可以测量到更低的剂量值；它更加经济和环保。
上述是热释光剂量系统的基本原理介绍，它被广泛应用于许多领域，如核反应、核电站、核设施和其他放射环境中，由此可见热释光
剂量系统在临床检查、放射治疗、核安全等领域具有重要的意义。
希望未来热释光剂量系统能发挥更大的作用，同时还希望能有更多新研发成果出现，为人类健康做出更大的贡献。
热释光 应力发光
热释光应力发光全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：热释光和应力发光是两种不同的发光现象，都是由于材料内部的能量激发而产生的发光现象。
热释光是指在放热过程中产生的光，而应力发光则是在材料受到应力作用时产生的光。
两者在原理和应用方面有着不同的特点，下面我们就来详细了解一下。
让我们来看看热释光。
热释光是一种在物质晶体结构中存储了能量后，在受到外界刺激（如热量）时释放出来的光。
这种现象最早是在矿物中被观察到的，后来人们发现也可以在人造材料中观察到这种现象。
热释光的产生主要是通过热能激发晶体结构内电子的跃迁来实现的。
当晶体中的电子跃迁时，会释放出光子，从而产生发光现象。
热释光的应用非常广泛。
在生活中，我们常常会看到热释光被应用在荧光钟、光闹钟等产品中。
热释光也在工业领域中得到了广泛的应用，用于制造荧光标识、计步器、永久光源等产品。
通过热释光技术，可以实现无需电池或外界能源，持续发光的效果，具有很高的环保性和节能性。
接下来，我们来看看应力发光。
应力发光是在材料受到外部应力作用时，由于内部能量的激发而产生的发光现象。
这种现象最早是在科学实验中被观察到的，后来被应用到了材料应力监测和结构健康检测中。
应力发光是通过应力激发材料中内部缺陷、断裂或其它缺陷导致局部应力集中、电子跃迁等原因而产生的。
应力发光的应用也非常广泛。
在工程领域中，应力发光被广泛应用于结构健康监测、材料损伤检测、残余应力分析等领域。
通过应力发光技术，可以实现对材料内部应力和损伤的实时监测和分析，为工程结构的设计和维护提供了重要的依据。
热释光和应力发光是两种不同的发光现象，分别由热能和应力激发所引起。
它们在原理和应用方面有着不同的特点，但都具有重要的应用价值。
未来随着科学技术的发展，热释光和应力发光技术将会得到更广泛的应用和发展，为各个领域的科学研究和工程实践提供更多的可能性。
第二篇示例：热释光和应力发光是两种不同的发光现象，在材料科学领域发挥着重要作用。
热释光原理
热释光原理
在天然或人工产生的矿物晶体中，大部分的能量都被吸收掉了，只有少部分被释放出来，形成各种发光的现象。
在矿物晶体中，能发光的部分叫热释光，不能发光的部分叫冷释光。
由于矿物晶体中所含能量与温度有关，所以通过观察热释光现象可以测出矿物晶体内部温度变化，进而测定矿物的年龄。
一般情况下，当石英晶体受到低温、高频率辐射时（如X射线），其晶体内就会产生一些高能电子和正离子，这些电子和正离子在晶体内运动时会释放出光子。
这种光子能被石英晶体吸收并发出辐射，所以石英晶体就能测出辐射的能量。
利用这种方法可以测定各种石英晶体的年龄。
另外，用石英晶体制造的人工宝石，也可用来测定宝石的年龄。
热释光现象是自然界存在的一种发光现象。
自然界中有许多发光矿物，如锆石、磷灰石等。
这些矿物都是天然产生的。
在天然矿物中含有一些能发光的成分如钾、钙、钠、镁、硅、硫等。
当石英晶体受到一定剂量射线照射时，它们就会产生热激发电子和正离子（或氧离子）。
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热释光的测量系统组成
热释光测定装置构成 加热系统－－电热盘 光测量 记录及数据处理系统光电倍增管 热信号为记录仪的x轴，热释光对温度 的反应强度为Ｙ轴
光测量由探测、转换和记录三部分组成
光打到阴极，光子转换成电子（光电材料的 作用）
电子到达阳极，在阳极产生电子脉冲
阳极输出的信号通过脉冲放大器和甄别器把 选择出来的脉冲输入光子率表
在暗室红光中破碎并分选石英单矿物 样品磨至150 目左右 30%氟硅酸(20 mபைடு நூலகம்/g)溶蚀6 d 溶蚀长石颗粒 每个样品制10 片,每片的样品量为4mg 左
右 在暗室中用90Srβ源对样品进行不同剂量
的辐照 辐照完后在暗室中放置4 个星期, 然后进行
释光测定
测定过程
加热速度2K/ s 测定的光波波长范围300 —1000nm , 每
热释光的应用
热释光测年法范围 5000年到50000年 甚至50万年
采集样品
采样前用热释光剂量仪放在取样品的位 置上（几个月到一年）
测出一年的平均辐射剂量
获用闪烁计数器测定取样点的平均辐射 剂量（几分钟即可）
采样用不透光钢筒挤压取样，并密封 保证样品不受高温、各种光线的辐射
样品处理
(TL) – A radiometric dating technique
in which the amount of light energy released
when heating a sample
the amount of light energy is measured as an indicator of the time since it was last heated to a critical temperature
中峰型TL曲线样品，金含量均>1 mg/g，最高为25.11 mg/g，样品个数 比尖峰型多近3倍
窄峰型样品，绝大部分为非矿样品， 只有约6％可能是矿样品
宽峰型曲线，大部分样品含金量<0.5 mg/g，全部是无矿样品
峰宽系数k，可作为本区糜棱岩带含矿性的 主要定量评价标志：
k=0.003~0.009的尖峰型或0.9<k<1.4的 中峰型TL曲线是矿的指示标志
堆积物中的石英、长石等沉积前的搬运 中往往受到阳光的照射而使其原先积累 的能量被晒退，称为光晒置零
测得年龄是置零后的年龄
作业: 介绍X-衍射技术矿床地质或成矿预测方面的应 用
要求: X-衍射技术的基本原理 应用范围 可能取得成果 可行性分析 矿山实际
成本分析
执行方案
河台金矿床石英热释光特征及其找矿意义
峰宽系数 定义宽度与其峰强比值k为峰宽系数 TL曲线按k系数分为 尖峰型:k=0.003~0.009 窄峰型: 0.1<k<0.9 中峰型:0.9< k<1.4 宽峰型:k>1.4 无峰型。
河台金矿床石英热释光特征及其找矿意义
石英热释光与金矿的关系 TL曲线类型与岩、矿石之间的相关性: 尖峰型的7个样品金含量（wAu/10-6） 分别为：2.90--51.67,皆为矿石(边界品 位≥1mg/g) 尖峰型曲线的样品硫的含量较高，均 >1％，最高为00-46-1达10.57％，其含 金量亦相应较高
率表将信号分成两种 电压接入x-y记录仪 将光子信号转换成数字信号
微机系统由同步显示和数据处理两部分软件 完成
三维热释光探测原理简图
20世纪70年代从国外引进 热释光定年的几种方法
细颗粒测定年代 样品沉积到圆盘上测量 夹杂物（单矿物）测定年代 前剂量法测定年代 相减技术、锆石或长石技术、薄片技 术等。
什么是热释光What is Thermoluminescence?
h•1
What is Thermoluminescence?
© Dr. Matthias Gilbert, Leipzig
加热,Thermoluminescence is thermally stimulated delayed luminescence
隔20 ℃测定一条发光量对波长的曲线, 测定的温度范围90 —300 ℃,然后作出三维
热释光谱图。
热释光技术在成矿方面的应用
河台金矿床石英热释光特征及其找矿意义
河台金矿床石英热释光特征及其找矿意义
样品全部采自地下坑道，为符合热释光测 量要求 样粒径约177 mm（200目） 化学纯化处理（氢氟酸）制得石英 热释光测量条件设定： 加热温度：室温至500℃，升温速率 8.3℃/s,每样作3次以上测定，样重23 mg。
石英具良好热释光特性，被广泛用于热释光 测量
热释光测量能被用于解决金矿找矿，在于矿 石与岩石的石英热释光存在差异
热释光定年实例
考古年代 Arch. Age : 3rd - early 1st millennium BC(公元前第三－第一千年早期）
热释光年代(TL Age) : 3000 - 5000 B.P(距 今3000-5000年).
The age since the material was last heated can then be figured out by comparing the amount of trapped energy with a table
of energy accumulation rates.
热释光信号
TL(热释光)信号 一般以〔辐射当量〕表示 测量方法: 用辐射同位素(如Sγ-90作为β源 ；Am241为α源) 放出定量辐射剂量辐照样品 然后计算能够引发同量的天然TL所需 辐射剂量，此剂量就是天然TL的〔辐 射当量〕。
热释光在地质上的应用 定年 年代=幅射当量/年剂量 成矿预测有效信息的提供 矿物含杂质有不同的热释光信号 热释光信号的差异用于成矿是否有利的预测
P680
YZ
YD
S2 33 kD Heating
热释光谱
A
control
B
control
ozone 150 ppb 6h
ozone 150 ppb 6h
TL intensity [a.u.]
20 40 60 80 100 120 140 160
Temperature (°C)
20 40 60 80 100 120 140 160
光
•长石源于沉积
子 数
岩,7 号样品接
受888 Gyβ辐照 剂量;
温度
长石来源于岩浆 光 岩,5 号样品接 子 受888 Gyβ辐照 数
剂量
温度
波长nm 波长nm
长石来源于岩浆岩; 长石矿物的二维热释光生长曲线
光释光（OSL）
光释光技术原理与热释光近似，利用矿 物晶体的磷光现象
光释光通过外加光照激发样品中积累的 能量，使其退激发光
金矿床含金石英次之,为104 数量级
花岗岩和金矿区中的无金石英脉最小,为 103
级。
含金石英的三维热释光图
三维热释光分析中,花岗岩中石英的发光波段为410nm、 500nm、630nm 左右; 而金矿含金石英的发光波段主要为400nm 和570nm 附 近
石英的天然热释光强度与金含量的 关系
E
h•2
加热Heating
热释光 Thermoluminescence
Thermoluminescence
Thermoluminescence from PSII in Plants
© Dr. Matthias Gilbert, Leipzig
D2
D1
QA
QB
30°C
B S2QB-
Pheo
TL
Temperature [°C]
k>1.4的宽峰型TL曲线是无矿的指示
河台金矿床石英热释光特征及其找矿意义
含金石英(TSD1) 和花岗岩中石英 (H52) 的热释光曲线
金矿中含金石英的热释光(ATL) 的高峰值 位于340 ℃
花岗岩中石英和金矿中不含金石英的热释 光高峰值位于210 ℃或300 ℃附近。
花岗岩中石英热释光强度(高峰值) 最大,大 于105 ,
Temperature (°C)
热释光 放射性核素α、β和γ衰变释出能量使样品矿物产生 自由电子
这些电子常被矿物的晶体缺陷（晶陷）俘获 矿物加热（ 1500℃ ），被俘获的电子吸收能量而
激活从晶陷中逃逸，如能量降低，多余能量以光的 形式释放，此光即为热释光
这种现象是一次性的，只会发生一次 除非重新再接受辐射作用，否则将不会有发光现象。 热释光强度和受辐时间的长短成正比