8.5. Другие методы твердотельной дозиметрии
Наряду с термолюминесценцией, радиофотолюминесценцией и образованием ямок травления как следов треков частиц в твердотельной дозиметрии используются следующие радиационные эффекты: почернение фотоэмульсий; вспышки люминесценции (сцинтилляции) в неорганических и органических сцинтилляторах; индуцированная проводимость в полупроводниках; изменение оптического пропускания стекол и полимеров; термически стимулированная экзоэлектронная эмиссия в кристаллах; лиолюминесценция (хемилюминесценция при растворении) неорганических и органических соединений; индуцированная термически стимулированная проводимость в кристаллах.
Кинетика процесса в экзоэлектронных детекторах схожа с кинетикой процесса в ТЛД (рис. 8.6). Электроны, попавшие под действием ионизирующего излучения в зону проводимости, затем захватываются локальными уровнями в запрещенной зоне. При дополнительном возбуждении электроны покидают ловушки и попадают снова в зону проводимости. Другими словами, они оказываются свободными с разрешенными значениями энергии, определяемыми шириной зоны проводимости. В этом состоянии часть электронов может обладать энергией, достаточной, чтобы покинуть кристалл. Число вышедших наружу электронов пропорционально числу электронов, первоначально захваченных ловушками, т.е. пропорционально поглощенной в кристалле энергии.
Рис. 8.6. Энергетическая схема термостимулированных процессов в твердом теле
Вышедшие наружу кристалла электроны (так называемые экзоэлектроны) обладают малой энергией (до 10 эВ), что накладывает определенные ограничения на возможность их регистрации. При использовании газоразрядных счетчиков для регистрации экзоэлектронов необходимо детектор помещать непосредственно в чувствительный объем счетчика; для этой цели могут быть также применены электронные умножители.
Эмиссия электронов может быть вызвана или термической, или оптической стимуляцией. Наиболее перспективными представляются дозиметры на основе термостимулированной экзоэлектронной эмиссии (ТСЭЭ).
После того как за счет стимуляции электроны оказываются в зоне проводимости, при приложении к кристаллу внешнего электрического поля они будут двигаться, образуя термостимулированный тока (ТСТ), который также можно измерить.
Механизм люминесценции, наблюдающейся в момент растворения некоторых твердых органических соединений, полностью пока еще не изучен. Причина ее, однако, установлена: в органических соединениях, находящихся в твердом состоянии, под действием излучения возникают химически активные свободные радикалы, которые взаимодействуют между собой и окружающими молекулами в момент растворения облученного вещества. Одним из результатов этого взаимодействия является люминесценция. Дозиметры на этой основе могут оказаться перспективными главным образом вследствие их идеальной тканеэквивалентности.