En general, la termoluminiscencia es una forma de luminiscencia. Es exhibido por ciertos materiales cristalinos, como fluoruro de calcio, fluoruro de litio , sulfato de calcio, borato de litio, borato de calcio, bromuro de potasio y feldespato. La energía previamente absorbida de la radiación electromagnética u otra radiación ionizante en estos materiales se reemite como luz al calentar el material. El material también debe ser transparente a sus propias emisiones de luz.
Los electrones en algunos sólidos pueden existir en dos estados de energía, llamados banda de valencia y banda de conducción . La brecha de energía o la brecha de banda es un rango de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción donde los estados electrónicos están prohibidos. La banda de valencia y la banda de conducción son las bandas más cercanas al nivel de Fermi y, por lo tanto, determinan la conductividad eléctrica del sólido. En aisladores eléctricos y semiconductores, la banda de conducción es el rango más bajo de estados electrónicos vacantes. En un gráfico de la estructura de banda electrónica de un material, la banda de valencia se encuentra por debajo del nivel de Fermi, mientras que la banda de conducción se encuentra por encima de él. En los materiales termoluminiscentes, los electrones pueden alcanzar la banda de conducción, cuando están excitados, por ejemplo, por radiación ionizante.(es decir, deben obtener energía más alta que E gap ). Pero en este caso, existen defectos en el material o se agregan impurezas para atrapar los electrones en el intervalo de banda y mantenerlos allí. Estos electrones atrapados representan la energía almacenada durante el tiempo que los electrones están retenidos. Esta energía se abandona si el electrón vuelve a la banda de valencia. Cuando dichos cristales se calientan posteriormente, los electrones atrapados reciben suficiente energía para escapar de la trampa y caer al estado fundamental . Una porción de energía se emite como fotones de luz y una porción de energía se libera como calor. Dado que el calentamiento es un requisito para este tipo de luminiscencia, la técnica se llama termoluminiscencia .
Materiales – termoluminiscencia
Los dos tipos más comunes de materiales termoluminiscentes utilizados para la dosimetría son el fluoruro de calcio y el fluoruro de litio , con una o más impurezas (por ejemplo, manganeso o magnesio) para producir estados de trampa para electrones energéticos. La impureza provoca trampas en la red cristalina donde, después de la irradiación, se mantienen los electrones. Cuando el cristal se calienta, los electrones atrapados se liberan y se emite luz. La cantidad de luz está relacionada con la dosis de radiación recibida por el cristal.
El TLD de fluoruro de calcio se usa para registrar la exposición gamma, mientras que el TLD de fluoruro de litio se usa para la exposición gamma y de neutrones (indirectamente, usando la reacción nuclear Li-6 (n, alfa)). Los cristales pequeños de LiF (fluoruro de litio) son los dosímetros de TLD más comunes, ya que tienen las mismas propiedades de absorción que los tejidos blandos. El litio tiene dos isótopos estables, litio-6 (7,4%) y litio-7 (92,6%). Li-6 es el isótopo sensible a los neutrones. Para registrar neutrones, los dosímetros de cristal de LiF pueden enriquecerse en litio-6 para mejorar la reacción nuclear de litio-6 (n, alfa).
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