热释光剂量系统是一种基于热释光现象的辐射剂量测量技术，通过检测材料受辐射后加热释放的光信号强度，实现辐射剂量的精确量化。该系统凭借高灵敏度、宽能量响应范围及长期稳定性，广泛应用于医疗、工业、环境监测等领域，成为辐射防护与剂量控制的核心工具。
其原理是当特定材料（如氟化锂LiF、硫酸钙CaSO₄）受X射线、γ射线等电离辐射照射时，材料晶格中的电子被激发并陷入晶格缺陷形成的“能量陷阱”。加热时，被俘获的电子获得能量逃逸，与空穴复合并释放储存的能量，以光的形式（热释光）发射。光强度与辐射剂量成正比，通过测量光强即可推算剂量值。
一、核心组件：热释光探测器（TLD）
材料类型
LiF（氟化锂）：z常用，如LiF:Mg,Ti和LiF:Mg,Cu,P，具有高灵敏度、良好组织等效性（与人体组织相似）和宽剂量响应范围（微西弗至戈瑞级）。
CaF₂（氟化钙）：适用于高剂量测量，但灵敏度较低。
Al₂O₃（氧化铝）：用于高剂量环境，如核燃料处理，但需特殊处理以降低本底噪声。
结构形式
粉末片：由热释光粉末压制而成，成本低但均匀性较差。
芯片：单晶或多晶结构，均匀性好，适合精密测量。
光纤探头：将热释光材料嵌入光纤末端，用于狭小空间或远程测量。
二、加热与光测量系统
加热装置
热炉：通过电阻丝或红外加热，精确控制升温速率（通常1-50℃/秒）和温度范围（室温至500℃），以激发热释光信号。
激光加热：用于局部加热，提高空间分辨率，适用于微小区域剂量测量。
光测量模块
光电倍增管（PMT）：高灵敏度，可检测微弱光信号，但需高压电源且易受环境光干扰。
光电二极管阵列：多通道检测，适合同时测量多个探测器，但灵敏度略低。
光谱仪：分析热释光光谱，区分不同辐射类型（如α、β、γ射线）。
三、读出与控制系统
读出器
单通道读出器：依次加热单个探测器并测量光信号，适用于低通量场景。
多通道读出器：同时加热多个探测器（如96孔板），提高测量效率，常用于批量样品检测。
自动化读出系统：集成机械臂、自动进样器等，实现全流程自动化，减少人为误差。
控制软件
参数设置：控制加热速率、温度范围、测量时间等。
数据处理：自动计算剂量值，生成报告（如剂量分布图、统计结果）。
校准功能：支持标准光源校准，确保测量准确性。
四、校准与标准源
校准装置
标准辐射源：如⁶⁰Co（γ射线）、¹³⁷Cs（γ射线）或X射线机，用于定期校准系统响应。
参考探测器：已知剂量的热释光探测器，用于验证系统线性度和准确性。
校准流程
将探测器暴露于已知剂量的辐射场中，测量其热释光信号。
建立剂量-光强标准曲线，用于后续未知样品的剂量换算。
五、辅助组件
退火炉
用于预处理探测器（如高温退火），消除残留信号，确保每次测量前探测器处于初始状态。
退火条件（温度、时间）需根据材料特性优化，避免损坏探测器。
屏蔽与防护装置
铅室：屏蔽环境辐射干扰，确保测量准确性。
防污染盒：防止探测器在存储和运输过程中被污染或机械损伤。
数据存储与传输模块
本地存储：内置硬盘或SD卡，保存原始数据和校准曲线。
网络传输：支持USB、Wi-Fi或蓝牙，便于数据导出和远程监控。
