Wydajność detektorów luminescencyjnych na protony dla pomiarów dawki promieniowania kosmicznego na orbicie Ziemi oraz w dozymetrii wiązek akceleratorowych
Wydajność detektorów luminescencyjnych na protony dla pomiarów dawki promieniowania kosmicznego na orbicie Ziemi oraz w dozymetrii wiÄ…zek akceleratorowych
Koordynator projektu: dr hab. Paweł Bilski
Czas realizacji: lata 2011 - 2014
Celem projektu jest wyznaczenie wzglÄ™dnej wydajnoÅ›ci detekcji luminescencyjnych (gÅ‚ównie termoluminescencyjnych, TLD) detektorów promieniowania dla protonów i jej zależnoÅ›ci od energii protonów.
WzglÄ™dna wydajnośœć luminescencji definiowana jest jako stosunek intensywnośœci emitowanego œświatÅ‚a na jednostkowÄ… dawkÄ™ dla danego typu promieniowania, do analogicznej wielkośœci dla referencyjnego promieniowania gamma ze ŸźródeÅ‚ Cs-137 lub Co-60. WzglÄ™dna wydajnośœć luminescencji zależy od gÄ™stośœci jonizacji.
Dla promieniowania sÅ‚abo jonizujÄ…cego (promieniowanie gamma, rentgenowskie, elektrony) wzglÄ™dna wydajnośœć jest z dobrym przybliżeniem staÅ‚a, a zatem przyjmuje siÄ™ jÄ… jako równÄ… jednośœci. Dla promieniowania silnie jonizujÄ…cego wzglÄ™dna wydajnoœść maleje, osiÄ…gajÄ…c dla promieniowania o wartoœści liniowego przekazu energii (LET) rzÄ™du kilkuset keV/µm (liczonego dla wody), wartoœści od 0.05 do 0.5 (w zależnoœści od rodzaju detektorów).
Odnośœnie wydajnośœci luminescencji dla protonów dostÄ™pne dane eksperymentalne sÄ… sprzeczne. Istnieje szereg publikacji pokazujÄ…cych, że wydajnośœć niektórych rodzajów detektorów termoluminescencyjnych (w tym fluorku litu domieszkowanego magnezem i tytanem, LiF:Mg,Ti) dla lekkich jonów (H i He o liniowym przekazie energii, LET< 5 keV/µm, co odpowiada protonom o energii >10 MeV i jonom He o energii powyżej 50 MeV/n) wzglÄ™dem promieniowania gamma jest znaczÄ…co wyższa od jednoœści (nawet ponad 30%). Z drugiej strony, można znaleźŸć co najmniej równie wiele opublikowanych wyników, wskazujÄ…cych, iż wzglÄ™dna wydajnoœść dla protonów jest równa jeden, a nawet niższa. Proponowany projekt badawczy podejmie próbÄ™ rozstrzygniÄ™cia tego zagadnienia. PodstawowÄ… ideÄ… projektu jest zaprojektowanie i przeprowadzenie systematycznego cyklu badaÅ„ wzglÄ™dnej wydajnośœci detektorów luminescencyjnych w zależnośœci od energii protonów i innych czynników mogÄ…cych mieć wpÅ‚yw na tÄ™ wielkoœść.
GÅ‚ównym efektem realizacji projektu, bÄ™dzie zgromadzenie - po raz pierwszy w caÅ‚ej historii badaÅ„ - dużego zbioru miarodajnych danych na temat wydajnoÅ›ci różnych detektorów luminescencyjnych w zależnoÅ›ci od energii protonów.
Ten zbiór danych pozwoli na lepsze zrozumienie procesów puÅ‚apkowania i rekombinacji rzÄ…dzÄ…cych zjawiskami termo- i opto-luminescencji w materiaÅ‚ach napromienionych jonami. Uzyskana wiedza przyczyni siÄ™ do poprawy dokÅ‚adnoÅ›ci pomiaru dawki w dwóch wymienionych ważnych obszarach zastosowania i równoczeÅ›nie bÄ™dzie mogÅ‚a Å‚atwo znaleźć drogÄ™ do praktyki, jako, że zespóÅ‚ wnioskodawców aktywnie uczestniczy, zarówno w pomiarach dawek w kosmosie, jak i w dozymetrii akceleratorowej wiÄ…zki protonowej.