Δοσιμετρικός χαρακτηρισμός νέων υλικών με θερμικώς και οπτικώς προτρεπόμενη φωταύγεια για δοσιμετρία ιοντιζουσών ακτινοβολιών

Abstract

Present work is related to a qualitative as well as a quantitave correlation among Thermoluminescence (TL), Blue Optically Stimulated Luminescence (Blue OSL) and Infrared Stimulated Luminescence (IRSL), at different natural dosimetric materials. The geological materials that were used are, a) natural fluorite, CaF2: N, b) gypsum, c) Durango apatite with two different grain size factions and d) three different K-feldspar samples with code name, ELD1, VRS3 and MRK4. The above minerals have been selected due to their specific luminescence characteristics. The first part is attempting the correlation between specific TL glow curves and bleaching components after LM-OSL as well as Blue CW-OSL stimulation, in the case of natural fluorite. The fluorite sample was stimulated with OSL for 15 different stimulation times between 0 and 2000 s. The second part includes three materials, Durnago apatite, gypsum and one K-feldspar with code name ELD1. This part is studying the correlation between the Blue CW-OSL as well as the Residual LM-OSL signal. A twostep stimulation protocol was applied including 10 different IRSL stimulation times, from 0 to 500 s. Finally, the last part is describing the correlation of Blue CW-OSL and IRSL properties of three K-feldspar samples. The stimulation was carried out using Blue CW-OSL and IRSL in two different two step experimental protocols. In conclusion, the results of the present work: a) confirm Jain et al. (2012) model, but also indicate the weekness of this model as far as the dependency of parameter ρ΄ from the stimulation time, b) indicate the necessity of the mathematical analysis of the OSL decay curves and c) promisng further studies dealing with athermal fading, which is responsible for the age underestimation in the case of feldpsars and apatites.

Η παρούσα διατριβή αφορά στην προσπάθεια ποσοτικής και ποιοτικής συσχέτισης των σημάτων της φωταύγειας που εκπέμπονται έπειτα από τις εξής μεθόδους, τη θερμοφωταύγεια (TL), την οπτικά προτρεπόμενη φωταύγεια (OSL), καθώς και την προτρεπόμενη φωταύγεια υπέρυθρης ακτινοβολίας (IRSL), σε υλικά-δοσίμετρα φυσικής προέλευσης. Τα συγκεκριμένα υλικά τα οποία αναφέρονται στην παρούσα εργασία είναι, α) φυσικός φθορίτης CaF2:N, β) γύψος, β) δύο δείγματα απατίτη (Durango, Mexico) διαφορετικής κοκκομετρικής σύστασης και γ) τρείς K-άστριοι με κωδική ονομασία, ELD1, VRS3 και MRK4. Η επιλογή των ανωτέρω έγινε εξαιτίας των φωταυγειακών χαρακτηριστικών που διαθέτουν. Το πρώτο πειραματικό μέρος της διατριβής αποτελεί απόπειρα συσχέτισης των σημάτων εκπομπής του φθορίτη, έπειτα από προτροπή, είτε μέσω θέρμανσης, είτε μέσω έκθεσης σε μονοχρωματική ακτινοβολία στην περιοχή του μπλε φάσματος, για 15 διαφορετικούς χρόνους προτροπής, από 0 έως 2000 s . Στο δεύτερο πειραματικό μέρος της διατριβής μελετήθηκαν τρία υλικά, ο απατίτης, η γύψος και ο άστριος με κωδικό όνομα ELD1. Στο δεύτερο αυτό μέρος περιγράφεται η προσπάθεια συσχέτισης του σήματος μεταξύ της OSL και της IRSL, για 10 διαφορετικούς χρόνους μεταξύ 0 και 500 s. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε η μέτρηση του σήματος της LM-OSL για χρόνο διέγερσης 1000 s. Το τρίτο και τελευταίο πειραματικό μέρος περιγράφει την προσπάθεια συσχέτισης των σημάτων προτρεπόμενης φωταύγειας με τη χρήση, τόσο ορατής ακτινοβολίας, όσο και υπέρυθρης στην περίπτωση των τριών καλιούχων αστρίων. Στη διαδικασία αυτή εφαρμόστηκαν δύο πρωτόκολλα, το ένα αναφέρεται στο πρωτόκολλο που χρησιμοποιήθηκε στο δεύτερο πειραματικό μέρος και το δεύτερο ακολουθεί την αντίστροφη διαδικασία προτροπής του προηγούμενου (πρώτη προτροπή με OSL και δεύτερη προτροπή με IRSL) .Εν κατακλείδι, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής, α) επιβεβαιώνουν περαιτέρω την ορθότητα του μοντέλου του Jain et al. (2012), αναδεικνύοντας την αδυναμία - παράληψη του μοντέλου, που δεν είναι άλλη από την εξάρτηση της αδιάστατης παραμέτρου της πυκνότητας ρ΄ από τον χρόνο προτροπής, β) αναδεικνύουν την αναγκαιότητα μαθηματικής ανάλυσης των καμπυλών διάσπασης OSL, καθώς και γ) αφήνουν υποσχέσεις για πειραματική αντιμετώπιση ενός φαινομένου εξασθένισης, το οποίο είναι υπεύθυνο για την ισχυρή υποτίμηση της ηλικίας που υπολογίζεται με τη χρήση φωταύγειας σε καλιούχους αστρίους και απατίτες.