10957

1 Wprowadzenie teoretyczne

1.1 Definicja termoluminescencji

Zjawisko luminescencji polega na absorbeji energii promieniowania jonizującego w materii i jej późniejszej reemisji w postaci światła. Jeżeli emisja następuje w czasie nie dłuższym niż 10'³ s po wzbudzeniu, to proces ten nazywa się fluorescencją: jeżeli dopiero po ustaniu wzbudzenia, to proces nosi nazwę fosforescencji. W obu powyższych przypadkach emisja następuje w warunkach normalnych np. w temperaturze pokojowej. Jednak istnieją też substancje luminescencyjne (zwane często fosforami), które do pobudzenia emisji i uzyskania luminescencji związanej t zapamiętaną energią (dawką) promieniowania jonizującego pochłoniętego w tym materiale luminescencyjnym trzeba wzbudzać specjalnymi bodźcami.

W zależności od sposobu pobudzania fosforu do świecenia rozróżnia się:

° fotolumienscencję - pobudzanie światłem ° katodolumienscencję - pobudzanie szybkimi elektronami ° elektrolumienscencję - pobudzanie polem elektrycznym ° radiolumienscencję - pobudzanie promieniowaniem jonizującym ° chemolumienscencję - pobudzanie energią reakcji chemicznych ° trybolumienscencję - pobudzanie energią naprężeń mechanicznych o termolumienscencję - pobudzanie energią cieplną (podwyższoną temperaturą).

1.2 Model teoretyczny zjawiska termoluminescencji

Procesy składające się na zjawisko termoluminescencji zachodzą w kryształach dielektryków i dają się wyjaśnić na bazie teorii pasmowej dielektryka. Idealny dielektryk ma całkowicie zapełnione pasmo walencyjne i puste pasmo przewodnictwa oddzielone od walencyjnego szeroką (kilka eV) przerwą energetyczną pasma zabronionego. Kryształ idealny nie istnieje jednak w rzeczywistości. Rzeczywiste kryształy zawierają zawsze nieregularności struktury sieci krystalicznej w postaci nieprawidłowej lokalizacji podstawowych jonów, ich braku w odpowiednich miejscach w sieci oraz występowania domieszek w formie jonów obcych w węzłach i międzywęźlach sieci. Nieregularności te, z uwagi na strukturę energetyczną elektronów orbit zewnętrznych inną niż w paśmie walencyjnym dielektryka, stanowią odseparowane wzajemnie centra, w których elektrony związane są z energią leżącą w paśmie zabronionym. Centra te są zdolne do przechwytywania elektronów wędrujących w paśmie przewodnictwa i wiązania ich z energią właściwą dla danego centrum (takie centra nazywa się pułapkami elektronowymi), albo do dostarczania elektronów do podstawowej struktury jonów dielektryka (ten rodzaj centrów nazywa się pułapkami dziurawymi lub centrami luminescencji). Taka struktura pasmowa dielektryka została schematycznie przedstawiona na rys. I.

2