Введение к работе
Актуальность работы. Последнее время значительные усилия были приложены в изучении термолюминесцентного (ТЛ) отклика на тлжелые заря жегшыэ частицы (ТЗЧ). Различные грушш ученых [1-41 пытались обосновать возможность универсального описания ТЛ отклика как функции ліне иной передачи энергии (ЛПЭ) и дозы D. Однако, было показано, что относительная ТЛ-эффективность (т)) зависит не только от ЛПЭ, но также от видя и энергии данного излучения (*). Эта зависимость определяется пространственным распределением дозы в треках ТЗЧ, которое может значительно отличаться для частиц с одинаковой ЛПЭ, но различного вида.
В связи с этим возникает необходимость детализировать представление о поглощении энергии как совокупности дискретных элементарных событий (ионизации и возбуждения), происходящих в области трока заряженных частиц. Распределение элементарных актов взаимодействия в пространстве при атом формирует картину передачи энергии чувствительным элементам детектора. С этой точки зрения приемлишм является расчетный метод Монте-Карло, который при соответствующей физической модели может дать полнув информацию о стохастической природе и пространственном распределении елементарних событий. Однако данный метод не в полной мере учитывает зависимость эффективности регистрации ионизирующего излучения от параметров акта элементарного знерговнде-леяия (энергии Е3 и об'ема V > и параметров мишени (об'ема Ч0 и энергии возбуждения 3).
интенсивное использование в последнее время разного рода люминесцентных детектров, в частности термолнминесцентных детекторов, имеющих достаточно малый размер радиационно-чувствителъных центров (Р'Щ) (J0-IO0A.) вызвало необходимость детализировать рассмотрение параметров энерговыделения в отдельном элементарном акте взаимодействия с одной стороны я природы РЧЦ с другой. Zimmerman П J отмечал, что воб-ш.ем эффективность ТЛ материалов уменьшается с увеличением ЛПЭ, по увеличивается с ростом числа центров захвата для высокой ЛПЭ. Horowitz 12] сообпуш о чрезвычайной чувствительности ТЛ в 1.1? и Ы2В.0„ к *) Относительная ТЛ эффективность (tj) определяется как отношение числа испущенных фотонов на рад (10 мГр) для исследуемого излучения к числу фотонов на рад стандартного излучения (обычно гамма-излучение 13,Сз, ьоСо) для одинаковой массы ТЛ-материала.
ЛПЭ в зависимости от концентрации актнввтора или других неизвестных химических и физических факторов. lakshmanan [3] исследовал эффективность запасания светосуммы в CaSO.zDy от концентрации цу в шихте.
Цель работы. Целью работы являлось создание физической модели фор-мирования отклика в термолшинесцентных детекторах (ТЛД) при действии ионизирующего излучения различного качества, необходимой при решении практических проблем в области дозиметрии, радиационной химии, радиохимии, радиобиологии.
Научная новизна. Впервые исследована функциональная зависимость чувствительности ТЛД от параметров акта элементарного эвврговидвления и от структуры радиационно-чувствительного центра. Данная зависимость развивает и уточняет основные положения микродозиметрической модели запасания анергии в твердотельном детекторе, предложенной Власовым (1982 г.)
Синтезирован ряд кристаллофосфоров BaSO^:Eu с концентрацией Ей в пределах 0-5.2. Впервые обнаружен аффект образования ассоциатов Ей в матрице BaSO^cEu. приводящий к качественным изменениям параметров кривой термовысвечивания (КТВ).
Впервые зарегистрирован и теоретически обоснован эффект аномального фединга светосуммы в BaSO^rEu, связанный с процессом туннелирова-ния электронов. Волнообразная кривая аномального фединга об'яснена с позиций процессов перезахвата носителей заряда в системе ловушек кристаллофосфэра.
Впервые предложено использование кристаллофосфора BaSO^Eu для детектирования Дозы быстрых нейтронов в сметанных гамма-нейтронных полях. Определение вклада нейтронной компоненты (Е >1МвВ) достигается путем самооблученЕЯ криоталлофосфора за счет распада изотопа 32Р, образованного по реакции 3 S(n,p)3 Р.
Впервые предложено использование кристаллофосфора BaSO^iEu для высокочувствительного ощпделения скрытой анергии распада короткоживу-щих радионуклидов в воздухе. Фильтрация воздуха толстым слоем кристаллофосфора дает возможность измерения дозы от различных фракций радиоаэрозолей.
Практическая значимость. Новый варивнт микродозиметрической модели запасания энергии в твердотельном детекторе позволяет описать зависимость чувствительности ТЛД от параметров акта элементарного энерговы-
деления и структуры радиэционно-чувствительных центров (РЧЦ).
Использование кристаллофосфора BaSO^rEu позволяет определять дозу быстрых нейтронов (Dn>1 бэр) в смешанных гамма-нейтронных полях с полным отделением от дозы гамма-излучения.
Применение крксталлофосфора BaSO^Eu позволяет с высокой степенью чувствительности измерять скрытую энергию распада короткоживущих радионуклидов в воздухе (для продуктов распада радона на уровне 0.5% ПДК).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы док-ладовались: на Мвадународном симпозиуме "Лнминесцвнтные детекторы и преобразователи ионизирующего излучения LUMDETR'91" (Ригя,І99І); на Всесоюзной конференции "Люминесц8нця и развитие ее применений в народном хозяйстве" (Екатеринбург, 1991); на Втором Всесоюзном семинаре молодых ученых по радиационной физике и химии твердых тел (Рига, 1991); на Всесоюзной школе по ТЛД (Иркутск,1990); на конференции молодых ученых химического ф-та МГУ (Москва,1991).
Публикации. По теме диссертации имеется 5 публикаций в отечестввн-ных изданиях и за рубежом.
Структура и об'єм работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы: "Микродозимвтрические модели формирования отклика в кристаллофосфорах" (глава I), "Передача энергии твердотельному детектору в элементарном взаимодействии" (глава 2), "Синтез и свойства кристаллофосфора BaSO^rEu" (глава 3), "Млкродозиметрическая модель запасания анэргии ионизирующего излучения в твердотельных дозиметрах" (глава 4), "Аномальный фединг кристаллофосфора BaSO^iEu" (глека 5), "Термолюмінесцентная дозиметрия быстрых нейтронов" (глава 6), "Использование ТЛД для определения радиоактивных аэрозолей." (глава 7) описания техники эксперимента (глава 8), выводов, списка литературы, приложений; обзор литературы представлен также в начале 2,6,7 глав. Об'єм диссертации- 150 страниц, в том числе 33 рисунка, 31 таблица.
Автор защищает физическую модель формирования отклика ТЛД при действии излучений различного качества и использование кристаллофосфора BaSO-rBu для детектирования ионизирующих излучений с высокой ЛПЭ.