پدیده ترمولومینسانس (TL) چیست؟

برخی از ترکیبات معدنی (مانند CaF₂)  یا سنتزی (مانند LiF خالص)، دارای شبکه منظم بلوری می باشند.

اتمهای تشکیل دهنده این بلورها بر روی نقاطی قرار میگیرند که از دید هندسی دارای شکل منظمی در سرتاسر بلور هستند.

در یک شبکۀ بلوری از دید مدل باند انرژی، باند ظرفیت، ممنوعه و باند هدایت تعریف می شود.

ترکیبات دارای خواص لومینیسانس دارای باند ممنوعه ای در محدودۀ انرژی ده الکترون ولت می باشند.

منظور از باند انرژی سطوحی است که الکترون های شبکه می توانند با احتمال مشخصی در آن قرار داشته باشد.

در صورت خالص بودن شبکه، هیچگونه تراز انرژی در باند ممنوعه وجود ندارد و تراز باند هدایت نیز خالی است.

چنانچه هرگونه عاملی که بر هم زننده نظم شبکه باشد در ساختار بلور قرار گیرد(مانند شکسته شدن برخی از پیوندها یا حضور یک اتم متفاوت در شبکه بصورت ناخالصی)، ترازهایی به نام دامهای حاملین بار (الکترون یا حفره) در باند ممنوعه در اثر این نواقص بوجود می آید.

در برخی از بلورها امکان بوجود آمدن ترازهایی در باند ممنوعه در اثر القاء پرتو یونساز وجود دارد.

این دامها بر حسب فاصله از  سطح باند هدایت به چهار دسته تقسیم می شوند.

ترازهای سطحی

ترازهای میانی (دزیمتری)

ترازهای عمیق

مراکز تلفیق مجدد (Recombination)

مدل های متعددی برای فرآیند لومینسانس پیشنهاد شده است که هریک جنبه های خاصی از این پدیده را توجیه می نمایند.

بر اساس مدل عمومی، چنانچه شبکه بلورین مذکور تحت تابش پرتوهای یونساز قرار گیرد، تعدادی الکترون (یا حفره) به دلیل کسب انرژی و یونسازی و متناسب با میزان دز پرتو ، از باند ظرفیت به باند هدایت منتقل و سپس در سطوح دامی به دام می افتند.

بر طبق مدل عمومی، اعمال حرارت باعث کسب انرژی حاملین بار بدام افتاده در تراز سطحی، میانی و عمیق و تخلیه آنها می شوند.

از تلفیق این بارها با حاملین بار مخالف موجود در مراکز تلفیق مجدد، نور در محدوده طول موج مرئی تولید می گردد که به این پدیده، ترمولومینسانس گفته می شود.

شدت این نور متناسب با میزان دز اعمال شده می باشد.

قله هایی که در ناحیه دمایی 180 تا 250 درجه سانتی گراد قرار می گیرد، مناسبترین قله ها برای دزیمتری هستند.

قله های کم دما، به تدریج با دمای محیط به طور خود به خودی تخلیه می شوند (پدیده محو شدگی یا Fading).

قله های دمای بالا ممکن است به دلیل محدودیت های دمایی اعمال شده به بلور نتوانند به خوبی تخلیه شوند و به صورت یک سیگنال باقیمانده (Residual Dose) در فرآیند دزیمتری عمل نمایند.