Abstract
For several decades, thermoluminescence detectors (TLDs) have been widely used in environmental, personal and medical dosimetry. With the development of heavy-ion accelerators, investigations concentrated on the thermoluminescent (TL) response of different TL phosphors to heavy charged particles (HCPs), motivated by the manifold potential TLD applications in HCP dosimetry. At the beginning, the research interest was focused particularly on the most common TL material, LiF:Mg, Ti. During the last years, considerable effort has been invested to determine precisely TL-efficiency also for other phosphors, either based on theoretical models or on experiments at heavy-ion accelerator facilities. The high amount of TLDs being used in space dosimetry in combination with plastic nuclear track detectors (PNTDs) essentially requires the detailed knowledge of TL-efficiency to permit dose equivalent evaluation. The paper summarizes the theoretical models currently employed to describe TL-efficiency and reviews TL-efficiency measurements from the late 1960s up to now. Difficulties in comparing TL-efficiency data from various laboratories due to different readout systems and experimental protocols will be addressed. Valuable input for a critical discussion is provided by the large pool of recent TL-efficiency data generated in the framework of the ICCHIBAN intercomparison experiment. Particularly the results obtained by the authors for 6LiF:Mg, Ti (TLD-600), 7LiF:Mg, Ti (TLD-700), 6LiF:Mg, Cu, P (TLD-600H), 7LiF:Mg, Cu, P (TLD-700H) and CaF2: Tm (TLD-300) detectors, purchased from Thermo Fisher Scientific, Inc. (former Harshaw Chemical Co.), will be analyzed since these materials—and specific peaks in their glow curves—show distinctively different TL responses to HCP irradiation
چکیده
برای چندین دهه، آشکارسازهای ترمولومینسانس (TLD ها) به طور گسترده در دزیمتری پزشکی، شخصی و محیطی مورد استفاده قرار گرفته است. با توسعه شتاب دهنده های یون سنگین، پژوهش ها بر پاسخ ترمولومینسانس (TL) فسفرهای TL مختلف به ذرات باردار سنگین (HCP) متمرکز شده است و با کاربردهای چندگانه TLD در دزیمتری HCP انگیخته شده است. در آغاز، علاقه مندی تحقیقی به طور ویژه بر متداول ترین ماده TL ، LiF:Mg, Ti متمرکز بود. طی سال های گذشته، تلاش قابل ملاحظه ای برای تعیین دقیق بازده TL برای فسفرهای دیگر نیز انجام شده است، خواه بر پایه مدل های نظری یا بر پایه آزمایش در دستگاه های شتاب دهنده یون سنگین باشد. مقدار زیادی از TLD های استفاده شده در دزیمتری فضایی در ترکیب با آشکارسازی های ردپای هسته ای پلاستیکی (PNTD ها) لزوماً به دانش دقیق بازده TL برای ارزیابی معادل دوز نیاز دارد. این مقاله ، مدل های نظری را که اخیراً برای توصیف بازده TL به کار رفته اند، خلاصه بندی می کند و اندازه گیری های بازده TL را از اواخر دهه 1960 تا کنون مرور می کند. مشکلات در مقایسه داده های بازده TL از آزمایشگاه های مختلف به سبب سیستم های بازخوانی و پروتکل های تجربی مختلف، عنوان خواهند شد. ورودی های با ارزش برای یک بحث مهم با منبع بزرگی از داده های بازده TL اخیر که در چارچوب آزمایش مقایسه درونی ICCHIBAN تولید شده اند، ارائه شده است. به ویژه، نتایج به دست آمده توسط نویسندگان برای آشکارسازهای LiF:Mg6، Ti (TLD-600)، 7 LiF:Mg، Ti (TLD-700)، 6 LiF:Mg، Cu، P (TLD-600H)، 7 LiF:Mg، Cu، P (TLD-700H) و CaF2: Tm (TLD-300) که از موسسه علمی ترمو فیشر (شرکت شیمیایی هاشاو سابق) خریداری شده اند، تحلیل خواهند شد زیرا این مواد – و قله های خاص در منحنی های تابششان – به طور مشخص پاسخ های TL متفاوتی به تابش HCP می دهند.
کلمات کلیدی: آشکارسازهای ترمولومینسانس، بازده ترمولومینسانس، یون های سنگین، TLD-700، TLD-700H، TLD-300.
1-مقدمه / حیطه عمل
آشکارسازهای ترمولومینسانس (TLD ها) به طور گسترده در دهه های گذشته برای اندازه گیری دوز در کاربردهای پزشکی، شخصی و محیطی به کار رفته اند. با ساخت دستگاه های شتاب دهنده یون سنگین، در درجه اول پژوهش ها مربوط به تعیین بازده ترمولومینسانس (TL) برای مواد TLD مختلف بودند تا یون های سنگین، که مرتبط با این سوال می شد که چگونه TLD ها می توانند برای دوزیمتری یون های سنگین مورد استفاده قرار گیرند. در آغاز، تحقیقات اغلب بر فسفرهای TL که به صورت متداول مورد استفاده قرار می گرفتند، LiF:Mg, Ti، متمرکز بود. طی سال های گذشته، تلاش قابل ملاحظه ای توسط چندین گروه تحقیقی در سراسر جهان برای تعیین دقیق بازده TL از دیگر مواد نیز صورت گرفت، خواه به مدلهای نظری استناد کرده بودند یا بر پایه آزمایش در دستگاه های شتابدهنده (HCP) ذره باردار سنگین بودند، مانند شتابدهنده پزشکی یون سنگین (HIMAC) موسسه ملی علوم رادیولوژی (NIRS) در شیبا، ژاپن. یک دلیل برای این پژوهش ها، مقدار زیاد TLD های استفاده شده در ترکیب با آشکارسازهای ردپای هسته ای پلاستیکی (PNTDها) در دوزیمتری فضایی بود که به دانش دقیق بازده TL نیاز داشت تا ارزیابی معادل دوز را انجام دهد. این مقاله مروری، نمایی کلی از مدل های نظری که اخیراً به کار رفته اند تا پاسخ HCP TL را توصیف کنند به دنبال آن، یک مرور کلی تاریخی از اندازه گیری های بازده TL بعد از تابش یون سنگین که از اواخر دهه 1960 تا کنون انجام شده است، ارائه می کند. نتایج مهم – به ویژه متمرکز بر 7 LiF:Mg, Ti – خلاصه بندی خواهد شد و مشکلات مطرح شده در مقایسه مقادیر بازده TL از گروه های تحقیقی مختلف به سبب سیستم های بازخوانی و پروتکل های آزمایشگاهی مختلف مورد بحث قرار خواهد گرفت...