Em geral, a termoluminescência é uma forma de luminescência. É exibido por certos materiais cristalinos, como fluoreto de cálcio, fluoreto de lítio , sulfato de cálcio, borato de lítio, borato de cálcio, brometo de potássio e feldspato. A energia anteriormente absorvida da radiação eletromagnética ou outra radiação ionizante nesses materiais é reemitida como luz após o aquecimento do material. O material também deve ser transparente para suas próprias emissões de luz.
Os elétrons em alguns sólidos podem existir em dois estados de energia, chamados banda de valência e banda de condução . O intervalo de energia ou o intervalo de banda é um intervalo de energia entre a banda de valência e a banda de condução, onde os estados de elétrons são proibidos. A banda de valência e a banda de condução são as bandas mais próximas do nível de Fermi e, assim, determinam a condutividade elétrica do sólido. Em isoladores elétricos e semicondutores, a banda de condução é a faixa mais baixa de estados eletrônicos vazios. Em um gráfico da estrutura da banda eletrônica de um material, a banda de valência está localizada abaixo do nível de Fermi, enquanto a banda de condução está localizada acima dela. Em materiais termoluminescentes, os elétrons podem atingir a banda de condução quando são excitados, por exemplo, por radiação ionizante(ou seja, eles devem obter energia superior ao intervalo E ). Mas, neste caso, existem defeitos no material ou são adicionadas impurezas para prender elétrons no intervalo da banda e mantê-los lá. Esses elétrons presos representam energia armazenada pelo tempo em que os elétrons são retidos. Essa energia é liberada se o elétron retornar à faixa de valência. Quando esses cristais são posteriormente aquecidos, os elétrons presos recebem energia suficiente para escapar da armadilha e cair no estado fundamental . Uma porção de energia é emitida como fótons de luz e uma parte de energia é liberada como calor. Como o aquecimento é um requisito para esse tipo de luminescência, a técnica é chamada termoluminescência .
Materiais – Termoluminescência
Os dois tipos mais comuns de materiais termoluminescentes usados para dosimetria são fluoreto de cálcio e fluoreto de lítio , com uma ou mais impurezas (por exemplo, manganês ou magnésio) para produzir estados de interceptação para elétrons energéticos. A impureza causa armadilhas na rede cristalina onde, após a irradiação, os elétrons são mantidos. Quando o cristal é aquecido, os elétrons presos são liberados e a luz é emitida. A quantidade de luz está relacionada à dose de radiação recebida pelo cristal.
O TLD com fluoreto de cálcio é usado para registrar a exposição gama, enquanto o TLD com fluoreto de lítio é usado para exposição gama e nêutrons (indiretamente, usando a reação nuclear Li-6 (n, alfa)). Pequenos cristais de LiF (fluoreto de lítio) são os dosímetros de DPN mais comuns, pois possuem as mesmas propriedades de absorção dos tecidos moles. O lítio possui dois isótopos estáveis, lítio-6 (7,4%) e lítio-7 (92,6%). Li-6 é o isótopo sensível aos nêutrons. Para registrar os nêutrons, os dosímetros de cristal LiF podem ser enriquecidos em lítio-6 para melhorar a reação nuclear de lítio-6 (n, alfa).
