Uniwersytet
Opiekun naukowy:
Prof. dr hab. Arkadiusz Mandowski
Katedra Fizyki Doświadczalnej i Stosowanej
Kinetyka przejść częściowo-zlokalizowanych (SLT) w wybranych detektorach luminescencyjnych promieniowania jonizującego
Termoluminescencja (TL) i optycznie stymulowana luminescencja (OSL) to niezwykle interesujące zjawiska optyczne, które występują w różnych materiałach. Poddając materiał stymulacji termicznej (TL) lub optycznej (OSL) możemy obserwować emisję światła, czyli luminescencję. Co ciekawe, emisja ta zachodzi tylko wtedy, gdy materiał był uprzednio poddany ekscytacji – np. promieniowaniem jonizującym. Dzięki temu zjawiska TL i OSL znajdują szerokie zastosowanie w dozymetrii promieniowania jonizującego (wyznaczaniu dawek) oraz datowaniu materiałów geologicznych i archeologicznych.
TL i OSL występują jedynie w materiałach wysokooporowych (dielektrykach) o stałym stanie skupienia, a więc w kryształach lub szkłach. Mechanizm depozycji energii i jej późniejszego uwalniania w postaci luminescencji jest dość złożony. Jego istotą jest występowanie tzw. pułapek nośników ładunku (charge carrier traps) oraz centrów rekombinacji (recombination centers). Jednym z najogólniejszych modeli opisujących zjawiska TL i OSL jest, sformułowany w 2005 roku, model przejść częściowo-zlokalizowanych (semi-localized transitions model – SLT), w którym procesy rekombinacyjne, odpowiedzialne za luminescencję, mogą mieć charakter zarówno lokalny (tzn. zachodzący w bliskim otoczeniu pułapki) jak i zdelokalizowany, czyli dokonujący się poprzez pasma transportowe.
Istnieje wiele przesłanek, że model SLT opisuje poprawnie kinetykę luminescencji w wielu materiałach TL i OSL. Bezpośrednie porównanie przewidywań modelu SLT z danymi eksperymentalnymi jest jednak niełatwym zadaniem. Do najważniejszych luminoforów zaliczyć można domieszkowane kryształy fluorku litu, które są powszechnie wykorzystywane w dozymetrii promieniowania jonizującego. Celem pracy jest zbudowanie modelu SLT dla tych materiałów. Praca ma charakter teoretyczno-eksperymentalny.
Kinetics of semi-localized transitions (SLT) in selected luminescent detectors of ionizing radiation
Thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) are interesting optical phenomena that occur in various materials. By subjecting the material to thermal (TL) or optical (OSL) stimulation, we can observe the emission of light, i.e. luminescence. Interestingly, this emission only occurs when the material has previously been excited by ionizing radiation. As a result, TL and OSL phenomena are widely used in ionizing radiation dosimetry (dose determination) and in the dating of geological and archaeological materials.
TL and OSL phenomena are found only in solid state dielectric materials – in crystals or glasses. The mechanism of energy deposition and its subsequent release in the form of luminescence is quite complex. The explanation is based on the so-called charge carrier traps and recombination centers. One of the most general models describing TL and OSL phenomena is the semi-localized transitions model (SLT), formulated in 2005, in which the recombination processes responsible for luminescence can be both local (i.e. taking place in the vicinity of the trap) as well as delocalized, i.e. taking place through transport bands.
There are many indications that the SLT model correctly describes the kinetics of luminescence in many TL and OSL materials. However, direct comparison of the predictions of the SLT model with the experimental data is not an easy task. The most important phosphors include doped lithium fluoride crystals, which are commonly used in ionizing radiation dosimetry. The aim of the work is to build an SLT model for these materials. The work is theoretical and experimental.