热释光剂量系统是一种先进的辐射剂量测量技术,广泛应用于辐射防护、放射医学、放射生物学、环境科学、考古学以及核电站和核事故应急医学救治等领域。基于热致发光原理工作。某些磷光体材料在制备过程中会加入特定的杂质,形成空穴。当这些材料受到X射线、γ射线、β射线或中子等辐射照射时,会吸收辐射能量并在空穴中储存起来。随后,通过加热这些磷光体材料,储存的能量会以光的形式释放出来,光的强度与吸收的辐射能量成正比。通过测量释放出的光的强度,可以计算出样品所受的辐射剂量。
热释光剂量系统的主要特点:
一、高灵敏度与宽量程
高灵敏度:可检测极低剂量的辐射(低至μGy(微戈瑞)级),适用于环境本底辐射、职业人员低剂量监测。
宽剂量范围:通过选择不同材料或调整读出参数,可测量从μGy到kGy的宽范围剂量,适用于从常规监测到事故应急。
二、组织等效性好
核心优势:常用的热释光材料(如LiF:Mg,Ti)的有效原子序数(Z_eff≈8.2)接近人体软组织(Z_eff≈7.4),因此其对不同能量X射线、γ射线的响应与人体组织吸收剂量高度一致,测量结果更准确,无需复杂的能量响应修正。
三、无电源工作,被动式探测
被动式剂量计:TLD探测器本身不含电源,在佩戴或放置期间无需供电,仅通过吸收辐射能量进行“记录”。
优点:
结构简单、体积小、重量轻,便于佩戴(如个人胸章式剂量计)。
可在恶劣环境(高温、高湿、电磁干扰)下长期工作。
无电子元件老化问题,稳定性好。
四、可重复使用
可复用性:探测器在读出剂量后,通过标准的退火程序(高温加热)可消除残余信号,恢复其初始状态,从而实现多次重复使用(通常可达数百次)。
经济性:相比一次性剂量计(如胶片剂量计),长期使用成本显著降低。
五、良好的稳定性与长期保存性
信号稳定性:在适当条件下(避光、干燥、常温),热释光信号可稳定保存数周至数月,适合长期累积剂量测量。
低衰退率:经过标准退火的探测器,其灵敏度衰退缓慢,便于批次管理和质量控制。
六、小型化与多样化
尺寸灵活:探测器可制成小片状、粉末状、圆柱状等,尺寸可小至几毫米,便于在复杂几何形状或狭小空间内布置。
应用多样:可用于个人剂量计、环境监测点、患者剂量验证(如放疗中的体表或腔内剂量测量)等。
七、可实现多剂量计同时读出
现代热释光读出仪通常配备自动进样器,可一次性连续读取数十甚至上百个探测器,自动化程度高,效率高,适合大规模个人剂量监测项目。