Was ist Neutron Thermoluminescent Dosimeter – Neutron TLD – Definition

Neutronen-Thermolumineszenz-Dosimeter – Neutronen-TLD. Die am häufigsten verwendeten Personenneutronendosimeter für Strahlenschutzzwecke sind Thermolumineszenzdosimeter und Albedodosimeter. Beides beruht auf diesem Phänomen – der Thermolumineszenz. Strahlendosimetrie

Ein Thermolumineszenzdosimeter , abgekürzt als TLD , ist ein Dosimeter für passive Strahlung , das die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung misst, indem die Intensität des sichtbaren Lichts gemessen wird, das von einem empfindlichen Kristall im Detektor emittiert wird , wenn der Kristall erhitzt wird . Die Intensität des emittierten Lichts wird vom TLD-Lesegerät gemessen und ist abhängig von der Strahlenbelastung . Thermolumineszenz-Dosimeterwurde 1954 von Professor Farrington Daniels von der University of Wisconsin-Madison erfunden. TLD-Dosimeter eignen sich für Situationen, in denen keine Echtzeitinformationen erforderlich sind, jedoch genaue Aufzeichnungen zur Überwachung der akkumulierten Dosen zum Vergleich mit Feldmessungen oder zur Beurteilung des Potenzials für langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit erforderlich sind. In der Dosimetrie werden sowohl die Quarzfaser- als auch die Filmausweistypen durch TLDs und EPDs (Electronic Personal Dosimeter) ersetzt.

Neutronen-Thermolumineszenz-Dosimeter – Neutronen-TLD

Die Personenneutronendosimetrie ist nach wie vor eines der Probleme im Bereich des Strahlenschutzes, da kein einzelnes Verfahren die Kombination aus Energieantwort, Empfindlichkeit, Ausrichtungsabhängigkeit und Genauigkeit bietet, die zur Erfüllung der Anforderungen eines Personendosimeters erforderlich sind.

Die am häufigsten verwendeten Personenneutronendosimeter für Strahlenschutzzwecke sind Thermolumineszenzdosimeter und Albedodosimeter . Beides beruht auf diesem Phänomen – der Thermolumineszenz . Zu diesem Zweck wird häufig Lithiumfluorid ( LiF ) als empfindliches Material (Chip) verwendet. Lithiumfluorid-TLDwird für die Gamma- und Neutronenexposition (indirekt unter Verwendung der Li-6 (n, alpha)) – Kernreaktion verwendet. Kleine LiF-Kristalle (Lithiumfluorid) sind die am häufigsten verwendeten TLD-Dosimeter, da sie die gleichen Absorptionseigenschaften aufweisen wie Weichgewebe. Lithium hat zwei stabile Isotope, Lithium-6 (7,4%) und Lithium-7 (92,6%). Li-6 ist das gegenüber Neutronen empfindliche Isotop. Zur Aufnahme von Neutronen können LiF-Kristalldosimeter mit Lithium-6 angereichert werden, um die Lithium-6 (n, alpha) -Kernreaktion zu verstärken. Die Effizienz des Detektors hängt von der Energie der Neutronen ab. Da die Wechselwirkung von Neutronen mit einem Element stark von der Energie abhängt, ist es sehr schwierig, ein Dosimeter von der Energie von Neutronen unabhängig zu machen. Zur Trennung von thermischen Neutronen und Photonen werden meist LiF-Dosimeter eingesetzt, die unterschiedliche Anteile an Lithium-6 enthalten. Mit Lithium-6 angereicherter LiF-Chip, der sehr empfindlich gegenüber thermischen Neutronen ist, und LiF-Chip, der sehr wenig Lithium-6 enthält und eine vernachlässigbare Neutronenreaktion aufweist.

Das Prinzip von Neutronen-TLDs ist dann ähnlich wie bei Gammastrahlungs-TLDs. Im LiF-Chip befinden sich Verunreinigungen (z. B. Mangan oder Magnesium), die Speicherzustände für energetische Elektronen erzeugen. Die Verunreinigung verursacht Fallen im Kristallgitter, in denen nach Bestrahlung (mit Alpha-Strahlung) Elektronen gehalten werden. Wenn sich der Kristall erwärmt, werden die eingefangenen Elektronen freigesetzt und Licht emittiert. Die Lichtmenge hängt von der vom Kristall empfangenen Strahlungsdosis ab.

Thermoluminiszentes Albedo-Neutronendosimeter

Die Albedo-Neutronendosimetrie basiert auf dem Effekt der Mäßigung und Rückstreuung von Neutronen durch den menschlichen Körper. Albedo, das lateinische Wort für „Weiß“, wurde von Lambert als der Anteil des einfallenden Lichts definiert, der von einer Oberfläche diffus reflektiert wird. Moderation und Rückstreuung von Neutronen durch den menschlichen Körper erzeugen einen Neutronenfluss an der Körperoberfläche im thermischen und mittleren Energiebereich. Diese rückgestreuten Neutronen, die als Albedoneutronen bezeichnet werden , können mit einem Dosimeter (normalerweise einem LiF-TLD-Chip ) erfasst werden , das auf dem Körper angeordnet ist und zur Erfassung von thermischen Neutronen ausgelegt ist . Albedo-DosimeterEs wurde festgestellt, dass dies die einzigen Dosimeter sind, die Dosen aufgrund von Neutronen über den gesamten Energiebereich messen können. Normalerweise werden zwei Arten von Lithiumfluorid verwendet, um die von Gammastrahlen und Neutronen abgegebenen Dosen zu trennen. Mit Lithium-6 angereicherter LiF-Chip, der sehr empfindlich gegenüber thermischen Neutronen ist, und LiF-Chip, der sehr wenig Lithium-6 enthält und eine vernachlässigbare Neutronenreaktion aufweist.

TLD – Funktionsprinzip

In der folgenden Übersicht wird die Funktionsweise einer TLD erläutert :

  1. Wenn ionisierende Strahlung den Detektor (Chip) passiert, absorbiert der Chip die Strahlung und seine Struktur ändert sich geringfügig.
  2. In thermolumineszierenden Materialien können Elektronen das Leitungsband erreichen, wenn sie beispielsweise durch ionisierende Strahlung angeregt werden (dh sie müssen eine Energie erhalten, die höher als die E- Lücke ist ). In diesem Fall existieren jedoch Defekte im Material oder es werden Verunreinigungen hinzugefügt, um Elektronen in der Bandlücke einzufangen und dort zu halten.
  3. Diese eingefangenen Elektronen stellen gespeicherte Energie für die Zeit dar, in der die Elektronen gehalten werden, und die Menge dieser Energie hängt von der Strahlenexposition ab.
  4. Um die erhaltene Dosis zu erhalten, muss der TLD-Chip in diesem TLD-Lesegerät erwärmt werden . Die eingefangenen Elektronen kehren in den Grundzustand zurück und emittieren Photonen des sichtbaren Lichts. Die im Verhältnis zur Temperatur emittierte Lichtmenge wird als Glühkurve bezeichnet .
  5. Nachdem das Auslesen abgeschlossen ist, wird die TLD bei einer hohen Temperatur getempert . Bei diesem Vorgang wird das TL-Material im Wesentlichen auf Null gesetzt, indem alle eingefangenen Elektronen freigesetzt werden. Die TLD ist dann zur Wiederverwendung bereit .

TLD Reader

Wie geschrieben wurde, wird zuvor absorbierte Energie von elektromagnetischer Strahlung oder anderer ionisierender Strahlung in diesen Materialien beim Erhitzen des Materials als Licht wieder emittiert. Die Intensität des emittierten Lichts wird mit einem TLD-Lesegerät gemessen und hängt von der Strahlenexposition ab. Ein typischer TLD-Basisleser enthält die folgenden Komponenten:

  • Heizung . Die Heizung erhöht die Temperatur des TL-Materials
  • Photovervielfacherröhre . PMT verstärkt und misst die Lichtleistung.
  • Messgerät / Rekorder . Der Rekorder kann Daten anzeigen und aufzeichnen.
Glühkurve - TLD-Lesegerät
Glühkurvenquelle: Dosimetrie. Studienführer für radiologische Kontrolltechniker. DOE-HDBK-1122-99. Energiebehörde

Um die erhaltene Dosis zu erhalten, muss der TLD-Chip in diesem TLD-Lesegerät erwärmt werden. Die eingefangenen Elektronen kehren in den Grundzustand zurück und emittieren Photonen des sichtbaren Lichts. Die im Verhältnis zur Temperatur emittierte Lichtmenge wird als Glühkurve bezeichnet . Diese Kurve wird analysiert, um die Dosis zu bestimmen. Nach Abschluss der Auslesung wird die TLD bei hoher Temperatur getempert. Dieser Prozess setzt das TL-Material im Wesentlichen auf Null, indem alle eingefangenen Elektronen freigesetzt werden. Die TLD ist dann zur Wiederverwendung bereit. Es gibt zwei Arten von Lesern. Automatische und manuelle Lesegeräte. Der automatische TLD-Leser ist viel komplizierter als erwartet.

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: [email protected] oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.