V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
♦ OSL dozimetrie
Opticky stimulovanou luminiscenci vykazuje např.10. termoluminiscenčním dozimetru zapouzdřen vzorek přesně definovaného množství dané látky, která
je vystavena účinku záření místě, kde být zjištěna radiační dávka.
Materiálové detektory
Termoluminiscenční OSL dozimetry
Materiálová radiační detekce zde založena jevu metastabilní excitace některých materiálů: ionizujícím
zářením uvolňené elektrony přecházejí valenčního pásma vodivostního pásma, odkud zachycují místech
poruchy krystalové mřížky materiálu energeticky vzbuzených hladinách ("záchytné pasti")*) dlouhodobě
tam setrvávají hladiny jsou metastabilní.2. Tohoto jevu lze využívat archeologickému datování. přírodě bohatě rozšířený kysličník křemičitý (křemen), avšak
v dozimetrické praxi využívá především kysličník hlinitý Al2O3(:C), aktivovaný uhlíkem.RNDr. Čím větší radiační dávkou byl
materiál ozářen, tím více elektronů přešlo metastabilní hladiny tím více fotonů při vyhodnocení
termoluminiscencí nebo OSL-luminiscencí vyzářeno: tento světelný výtěžek tedy úměrný radiační dávce v
ozářeném materiálu.
♦ Termoluminiscenční dozimetrie
Jako termoluminiscenčních látek využívá např.
Tyto luminiscenční metody umožňují archeologické datování větším časovém rozsahu než známá radiokarbonová metoda. Uvolněná excitační energie vyzařuje formě fotonů viditelného světla
- dochází luminiscenci (světélkování) materiálu, většinou modrozeleném světle.
Termoluminiscenci lze použít určování stáří keramických předmětů: zkoumanou keramiku zahřejeme (na teplotu cca 300°C)
a měříme luminiscenci, kterou přitom vydává. Takto materiálu shromažďují část absorbované energie při ozáření.
Další materiálové detektory
Sem patří např.
Termoluminiscenční OSL dozimetrie schématicky znázorněna pravé části obr. vyhodnocování používá ozáření světlem LED diody
(o větší vlnové délce žluté světlo), přičemž vzniklá luminiscence kratší vlnové délce modré světlo) je
detekována fotonásobičem.4. Hlavní rozdíl právě době života excitovaných elektronových hladin: zatímco scintilátoru
je žádoucí téměř okamžitá deexcitace nejmenší dobou dosvitu, termoluminiscenčních OSL materiálů naopak
požadována maximální (meta)stabilita, nejmenším fadingem. Celková takto vzniklá luminiscence opět úměrná ozáření dozimetru.diagnostice (§3.
Luminiscenční archeologické datování
Materiály, schopné dlouhodobé metastabilní (až téměř stabilní!) excitace elektronů krystalových mřížkách, běžně vyskytují
v přírodě.
*) Pro dozimetrii neutronů místo přírodního lithia převažujícím 7Li) použito lithium obohacené izotopem 6Li.2008 12:15:06]
.4 "Scintilační detektory", část "Scintilátory a
jejich vlastnosti", obr. Tyto dozimetry mohou
být provedeny jako prstové dozimetry pro monitorování při laboratorní práci, nebo celotělové dozimetry
monitorující vzorek ozáření referenčním místě.3 vlevo.2.
Podobný druh filmu (většinou podstatně větších rozměrech) používá pro rentgenové zobrazení
v planární rtg. excitaci těchto materiálů dochází pomalu průběžně vlivem přírodního radioaktivního záření (jehož intenzita
je dlouhodobě konstantní, může však lišit pro různé lokality). Podobně jako filmových dozimetrů, zde někdy používá
několika oddělených detekčních elementů, překrytých různými filtry pro analýzu druhu energie ionizujícího záření.1 "X-záření rentgenová diagnostika"), dále při defektoskopických
měřeních (§3. Čím
je zkoumaný materiál tohoto druhu starší čím delší doba uplynula jeho posledního zahřátí ozáření světlem tím více
se "nabudil" excitovanými elektrony.2. skončení expozice termoluminiscenční
látka vyjme pouzdra vyhodnocovacím zařízení zahřeje teplotu cca 160-300°C (podle druhu materiálu)
a pomocí fotonásobiče snímá emitované viditelné světlo. Intenzita této tepelně stimulované luminiscence závisí době, která uplynula
od jejího původního vypálení (při výrobě) nynějšího vypálení při analýze.2 3.
*) Mechanismus určité míry podobný vzniku scintilací scintilátorech §2.cz/DetekceSpektrometrie.htm (11 54) [15.1. Podobně drobná zrnka křemene, která běžně
vyskytují všech vrstvách archeologických vykopávek, vykazují opticky stimulovanou luminiscenci (OSL): při ozáření
viditelným světlem měříme jejich luminiscenci, která úměrná době, jež uplynula jejich posledního osvětlení (kdy byly ve
skládce zakryty před denním světlem). vyhřívací křivka, jejíž integrál (plocha pod křivkou) úměrná dávce dozimetru. vyvolání obrazy těchto filmech hodnotí buď vizuálně, nebo fotometricky. fluorid lithný LiF(:Mg,Ti,Cu) *), fluorid vápenatý CaF2(:Dy,Mn),
síran vápenatý CaSO4(:Mn,Dy), alumio-fosfátové sklo Al(PO3)3-Mg(PO3)3, Li2B4O7(:Mn) (nízká citlivost, vhodný pro
vysoké dávky).3). Definovaný vzorek této látky je
v dozimetru vystaven záření místě radiačního monitorování. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
je výslednou měřenou hodnotou radiační efektivní dávka mSv. stopové detektory, založené tom, dopadu částic dochází drobným lokálním poruchám
http://astronuklfyzika. Elektrický signál fotonásobiče zaznamenává závislosti
na teplotě vzniká tzv. Zahřátím
- termoluminiscence (tepelně stimulovaná luminiscence), nebo ozářením viditelným světlem OSL (Opticky
Stimulovaná Luminiscence), dochází deexcitaci elektrony vracejí zpět nižší energetické hladiny (a
do elektronových obalů atomů materiálu)
