شرکت تجهیزات پرتوپایش
شرکت تجهیزات پرتوپایش

پدیده ترمولومینسانس

برخی از مواد نیمه هادی یا عایق در صورتیکه ابتدا پرتودهی و سپس گرمادهی شوند نور مرئی انتشار می دهند که به آن نور ترمولومینسانس گویند. بنابراین ترمولومینسانس انتشار نور مرئی از ماده پرتودهی شده (نیمه هادی یا عایق) در اثر تحریک گرمایی می باشد. موادی که دارای این خاصیت می باشند را مواد ترمولومینسانس می نامند.

هنگامی که این مواد پرتودهی می شوند ، انرژی پرتو در اثر فرآیند های فیزیکی در ماده جذب می شود و باعث بر انگیختگی الکترون ها می شود. الکترون های بر انگیخته شده به ترازهای انرژی بالاتر منتقل می شوند و بدلیل ناپایداری در زمان کوتاهی به حالت پایه قبلی برمی گردند که در مسیر بازگشت در دام های الکترونی که به بواسطه ناخالصی و نقایص ذاتی در ماده ایجاد شده به دام می افتند؛ و تا زمانی که مجدداً انرژی دریافت نکنند در دام باقی می مانند. بدین ترتیب می توان گفت پرتوی برخوردی به ماده در آن ذخیره شده است. در صورتیکه بوسیله گرما دوباره به ماده انرژی داده شود الکترون ها از دام آزاد شده و انرژی اضافی خود را با انتشار فوتون ترمولومینسانس انتشار می دهند. معمولاً گرمادهی بصورت خطی و تا دمای 250 درجه سانتیگراد صورت می پذیرد. دام های الکترونی در دمای مختلف تخلیه می شوند.

در شکل زیر نمودار ساده پدیده ترمولومینسانس نشان داده شده است :



  

در صوتیکه شدت فوتون های انتشار یافته بر حسب دما رسم شود منحنی بدست آمده را منحنی درخشندگی ماده ترمولومینسانس می نامند. سطح زیر منحنی درخشندگی متناسب با مقدار دز پرتوهایی است که به ماده برخورد نموده است.

این پدیده جالب باعث شده تا موادی که این رفتار را ازخود نشان می دهند بعنوان آشکار ساز و یا دزیمتر پرتوهای یونساز مانند ایکس ، گاما ، بتا و نوترون مورد استفاده قرار گیرند و آنها را دزیمتر ترمولومینسانس با علامت اختصاری Thermoluminescence Dosimeter) TLD) می نامند. دزیمترهای ترمولومینسانس دارای انواع مختلف با ترکیب شیمیایی و نام تجاری متفاوت می باشند.


 در جدول زیر تعدادی از آنها معرفی شده اند.

سیستم خوانش کارت دزیمتر ترمولومینسانس (TLD reader)

سیستم خوانش دزیمتر TLD دارای چندین قسمت اصلی شامل المان حرارت دهی ، لامپ تکثیر کننده فوتونی ، نمایشگر منحنی درخشندگی ، کامپیوتر داخلی و سایر بوردهای الکترونیکی است. سیستم های جدید بسیار پیشرفته و با قابلیت های منحصر بفرد  می باشند. در این سیستم ها حرارت دهی دزیمتر از طریق گاز داغ انجام می شود. و بطور کلی دخالت عوامل انسانی در فرآیند خوانش و دزیمتری جهت دوری از بروز خطا و افزایش دقت در دزیمتری حذف شده است.

مزایای و کاربردهای دزیمترهای ترمولومینسانس  (TLD)

1 - برخی ازدزیمترهای TLD دارای عدد اتمی مؤثر (Zeff) مساوی و یا نزدیک به بافت بدن انسان یعنی 7.4 می باشند. این ویژگی منحصر بفرد باعث می شود تا پاسخ دزیمتر نسبت به پرتوهای فوتونی (ایکس و گاما) به انرژی پرتوبستگی نداشته باشد. در نتیجه هنگام دزیمتری با اینگونه دزیمترها مانند :

نیاز به تصحیح پاسخ دزیمتر نسبت به انرژی پرتو مورد اندازه گيری مانند ایکس و گاما  وجود ندارد و نتایج دزیمتری از دقت بالایی برخوردار است. بدین لحاظ چنین دزیمترهایی کاملاً ایده آل برای اندازه گیری پرتوگیری پرتوکاران و یا بیماران در فرآیندهای پرتو تشخیصی و پرتو درمانی می باشند. و امروزه بیشترین کاربرد را در دزیمری فردی پرتوکاران پیدا کرده اند.

2 - کلیه دزیمترهای TLD برای اندازه گیری پرتوهای ایکس، گاما و بتا قابل استفاده می باشند. برخی از آنها مانند :                                نسبت به پرتوهای نوترون نیز حساسیت دارد. در صوتیکه                                نسبت به پرتو نوترون حساسیت ندارد. این خاصیت باعث می شود تا بتوان با استفاده از دو عدد دزیمتر TLD-600 و TLD-700 در کنار هم در میدان های مخلوط نوترون و گاما دزیمتری نمود و سهم پرتوهای گاما و نوترون را از هم تفکیک نمود.

3 - دزیمترهای TLD پس از هر بار خوانش اطلاعات ذخیره شده در آنها تخلیه شده و صفر می شوند در نتیجه مجدداً برای انجام دزیمتری قابل استفاده می باشند.  و در صورتیکه درست استفاده شده و کریستال آنها خسارت نبیند برای دفعات زیاد قابل استفاده می باشند. بنابراین دزیمترهای یک بار مصرف نیستند.

4 - عوامل محیطی از قبیل نور ، دما و رطوبت بر آنها بی اثر است و باعث از دست رفتن اطلاعات ذخیره شده در آنها نمی شود. این ویژگی استفاده از این دزیمترها را در مناطق گرم ومرطوب و در بازه های زمانی طولانی کاملاً عملی ساخته است.

5 - بدلیل اینکه در اثر پرتوگیری زیاد ، اشباع نمی شوند در گستره وسیعی از دزهای کم تا دزهای زیاد با دقت مطلوب برای اهداف دزیمتری مورد استفاده قرار می گیرند.

6 - دزیمتری فردی- بر اساس استانداردهای بین المللی ، سه کمیت مختلف شامل دز مؤثر یا             (دز در عمق 10 میلیمتری بافت بدن) ، دز پوست یا           (دز در زیر لایه مرده پوست به ضخامت 7 میکرون) و دز عدسی چشم          (دز در عمق 3 میلیمتری عدسی چشم) در پرتوگیری شغلی یا دزیمتری فردی پرتوکاران در فعالیت های مختلف پرتوی باید اندازه گیری شوند.

 با استفاده از دزیمترهای معادل بافت  TLD  که کریستال های با ابعاد کوچک  3.1 × 3.1 میلیمتر و به ضخامت 0.4 یا 0.8 میلیمتر می باشند ، دزیمتر فردی طراحی می شود و مورد استفاده پرتوکاران قرار می گیرد. بدین صورت که 3 کریستال دزیمتر معادل بافت TLD زیر فیلتر های با دانسیته سطحی 1000 ، 7 و 300 میلیگرم بر سانتیمتر مربع قرار می گیرند و کمیت های ذکر شده اندازه گیری می شوند. برای این منظور کریستال ها روی کارت فلزی یا پلاستیکی نصب می شوند و فیلترها در فاب (بج) نصب می شوند. زمانیکه کارت درون قاب قرار می گیرد کریستال ها زیر فیلتر های ذکر شده قرار می گیرند و کمیت های فوق اندازه گیری می شوند. ویژگیهای منحصر بفرد دزیمترهای TLD  باعث شده تا طراحی دزیمتر فردی با استفاده از آنها به شکل دلخواه صورت پذیرد و کمیت های دزیمتری با دقت بالا اندازه گیری شوند.

کارت های دزیمتری فردی TLD بسته به نوع کاربرد و میدان پرتوکه پرتوکار با آن مواجه می شود می تواند شامل 2 ، 3 و یا 4 کریستال TLD ميباشد.

کارت دارای دو کریستال TLD-100 و قاب دارای فیلترهای با دانسیته 1000 و7 میلیگرم بر سانتیمتر مربع برای اندازه گیری کمیت های          و           مورد استفاده پرتوکاران در رادیوگرافی صنعتی ، رادیولوژی معمولی ، رادیوتراپی و پزشکی هسته ای.

 در صورتیکه دست پرتوکار در معرض پرتوگیری باشد مانند فعالیت های حمل چشمه پرتوزا ، تهیه و توزیع رادیوایزوتوپ و پزشکی هسته ای ، دزیمتر فردی TLD هنگام کار روی مچ دست نصب می شود و یا یک عدد کریستال TLD در قاب انگشتی مورد استفاده قرار می گیرد.

در فعالیت های رادیولوژی مداخله ای و آنژیوگرافی دزیمتر فردی دارای حداقل 3 کریستال TLD مورد استفاده قرار می گیرد و هر سه کمیت دزیمتر فردی یعنی : دز مؤثر ، دز پوست و دز عدسی چشم اندازه گیری و با حدود استاندارد پرتوگیری مقایسه می شوند.

در فعالیت هایی که پرتوکار با میدان های آمیخته نوترون-گاما مواجه می شود مانند : نیروگاه های هسته ای ، چاه پیمایی ، رطوبت سنجی و کار های پژوهشی بر اساس استاندارد های بین المللی و ضوابط واحد قانونی ایران باید دزیمتر فردی نوترون-گاما استفاده شود و سهم دز نوترون و گاما بصورت جداگانه گزارش و ثبت شود.

کارت دزیمتری نوترون-گاما TLD ، حاوی چهار کریستال TLD-600 و TLD-700 با آرایش 6776 می باشد و با توجه به اینکه TLD-600 نسبت به پرتوهای گاما و نوترون حساسیت داشته و TLD-700 صرفاً دز گاما را اندازه گیری می نماید سهم دزهای نوترون و گاما قابل تفکیک می باشند. این دزیمتر یکی از گزینه های مناسب برای دزیمتر فردی در میدان های آمیخته نوترون-گاما می باشد.

7 - دزیمتری بیماران- کریستال های  TLD  دارای ابعاد کوچک  حدود 3.1 × 3.1 میلیمتر و به ضخامت 0.4 یا 0.8 میلیمتر بوده و یا به شکل قرص به قطر 4.5 و ضخامت 0.9 میلیمتر می باشند. ابعاد کوچک دزیمترهای TLD و معادل بافت بودن عدد اتمی مؤثر آنها این امکان را می دهد تا بتوان از آنها در دزیمتری بیماران بدون اینکه در کیفیت تصویر برداری پزشکی خللی ایجاد کند استفاده نمود. با توجه به اینکه دزیمترها معادل بافت بدن می باشند در هر نقطه ای که داخل بافت قرار گیرند دز مربوط به همان بافت را در پرتو گیری بیماران اندازه گیری می نمایند. کریستال ها را روی بدن بیمار نصب می نمایند و یا آنها را در حفره های داخل فانتوم مدل انسان (فانتوم راندو) قرار می دهند و در فرآیندهای پرتوتشخیصی و پرتودرمانی پرتوگیری بیمار و اندام های داخل بدن او را اندازه گیری می نمایند. دزیمتر TLD و فانتوم راندو دو ابزار ویژه ای هستند که در پژوهش های پرتودرمانی و پرتوتشخیصی در مراکز پزشکی بطور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.

8 - دزیمتری محیطی و پایش محل کار

دزیمترهای TLD یکی از ابزارهای های شناخته شده برای اندازه گیری پرتوزایی طبیعی در محیط ، اندازه گیری انتشار پرتو از تأسیسات هسته ای و نشت پرتوی حفاظ منابع پرتوزا می باشند. دارای حساسیت مناسب می باشند و تحت تأثیر عوامل محیطی قرار نمی گیرند. با توجه به آهنگ کند پرتوزایی در محیط می توان دزیمتر TLD را در مدت زمان طولانی در محیط قرار داد و پرتوزایی محیطی یا محل کار را با دقت بسیار بالا اندازه گیری نمود. بخصوص در مراكزی كه سيستم های پرتوزا يا پرتو ساز در مجاورت اتاق های پرسنلی می باشند. مانند مراگز پزشكی پرتو تشخيصی و پرتو درمانی كه برای اطمينان از عدم نشت پرتو به اتاق مجاور دزيمترهای TLD در يك بازه زمانی معين روی ديوار و يا داخل اتاق نصب شده و پس از خوانش آنها ميزان نشت و يا عدم نشت پرتو اندازه گيری می شود.

  

Home

صفحه اصلی