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核能和核技术的开发与利用已成为当代科学技术发展的重要标志之一。辐射剂量监测是核能和放射性同位素应用中不可缺少的组成部分,随着我国核能利用的日益发展,辐射剂量学越来越显示出它的重要性。热释光材料因其热释光强度与所受剂量成正比而被用作辐射剂量计。目前,已经研制出很多性能优越的热释光剂量计,但它们仍然存在自身的局限性。因此,不断提高热释光剂量计的性能是很有必要的。开发新的热释光材料仍是当前辐射剂量学研究的热点。
本文通过传统的高温固相法合成了一系列稀土离子掺杂的硼酸盐化合物XSr4(BO3)3(X=Li,Na,K)、LiXBO3(X=Ca,Sr)。发现稀土离子的掺杂对磷光体内的陷阱有较大的影响,不同的稀土掺杂其热释光曲线的峰形、峰温和强度都不尽相同。按照热释光剂量学对材料的要求:峰温位于200℃左右;热释光强度高;峰形简单(剂量峰最好是单峰),来选择最佳稀土掺杂作为热释光和剂量学性质的研究对象。通过光致发光光谱和三维热释光谱来研究热释光的发射机制。利用分步退火技术研究了辐照后磷光体的顺磁共振谱,并联系热释光曲线,来探索磷光体内部俘获陷阱与顺磁中心之间的联系。另外,利用峰形法、加热速率法、计算机曲线拟合法(CGCD法)计算描述陷阱物理性质的动力学参数。对磷光体的热释光剂量响应,退火程序、重复性以及稳定性等剂量学性质进行了研究。发现稀土离子掺杂的XSr4(BO3)3(X=Li,Na,K)、LiXBO3(X=Ca,Sr)磷光体均表现出较好的剂量学性能,在所测剂量范围内呈现较好的线性、具有较高的灵敏度、重复性好,是潜在的固体剂量学材料。此外,还研究了部分磷光体顺磁信号的剂量响应情况和稳定性,在大剂量范围内呈现较好的线性响应,室温下信号稳定。