成像板發(fā)光原理及其特性*

王浩然 田寶賢 薄楠 劉伏龍 賀創(chuàng)業(yè) 賈少青 郭冰 王乃彥?

1) (北京師范大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京 100875)

2) (北京師范大學(xué),射線束技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)

3) (中國原子能科學(xué)研究院,北京 102413)

4) (原子高科股份有限公司,北京 102413)

由于成像板(imaging plate,IP)對(duì)電磁輻射場不敏感,因而作為探測介質(zhì)被廣泛應(yīng)用于激光驅(qū)動(dòng)的輻射粒子診斷設(shè)備中,在使用前需要對(duì)其特性和物理機(jī)制進(jìn)行研究.利用90Sr/90Y 電子源測量BAS-SR 和BAS-TR兩種IP 板的時(shí)間衰減曲線,同時(shí)對(duì)長時(shí)間輻照的衰減曲線進(jìn)行修正;刻度了 BAS-SR 和BAS-TR 兩種IP 板對(duì)90Sr/90Y 電子源的絕對(duì)靈敏度,其分別為(0.033±0.002) PSL/e 和(0.0180±0.0038) PSL/e (photostimulated light,PSL),與國際上大部分電子絕對(duì)刻度的結(jié)果基本相符,IP 板對(duì)輻射粒子的絕對(duì)刻度依賴于IP 板的類型、掃描設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境.此外對(duì)BAS-SR 和BAS-TR 兩種IP 板輻照后進(jìn)行多次連續(xù)掃描,研究了信號(hào)強(qiáng)度變化趨勢的規(guī)律.建立了用于描述輻射粒子在IP 板熒光層中沉積能量、存儲(chǔ)信息和信息讀取微觀物理過程的光激勵(lì)發(fā)光模型,結(jié)合光激勵(lì)發(fā)光模型建立的數(shù)學(xué)模型有效地闡釋了IP 板探測輻射粒子物理機(jī)制與其表現(xiàn)的特性之間的關(guān)系.這些研究可以為后續(xù)開展IP 板應(yīng)用于激光等離子體診斷實(shí)驗(yàn)提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ).

1 引言

隨著激光技術(shù)的發(fā)展,目前激光最大功率已經(jīng)突破皮瓦[1],激光脈沖寬度可以達(dá)到飛秒水平,超短超強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生強(qiáng)電磁場加速的超熱電子,其脈沖寬度與激光脈寬水平相當(dāng)[2],對(duì)于激光驅(qū)動(dòng)超熱電子的診斷一直以來是激光等離子體中的研究熱點(diǎn).成像板(imaging plate,IP)是一種基于磷光劑成像技術(shù)、可重復(fù)利用的輻射粒子累計(jì)劑量探測介質(zhì)[3],由于其不受電場和磁場的影響[4],對(duì)輻射粒子的線性動(dòng)態(tài)范圍超過5 個(gè)數(shù)量級(jí)[5];易于操作和被動(dòng)操作,可以被切割成不同尺寸、形狀[6];IP 板經(jīng)掃描后獲得圖像為數(shù)字形式便于存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理[7],因此IP 板作為探測介質(zhì)廣泛應(yīng)用于激光驅(qū)動(dòng)的輻射粒子探測診斷設(shè)備中.

IP 板對(duì)不同類型、能量的輻射粒子響應(yīng)不同,并且非常依賴讀取設(shè)備和使用環(huán)境.Bonnet 等[8,9]刻度了BAS-SR,BAS-MS 和BAS-TR 三種類型的IP 板對(duì)0—10 MeV 內(nèi)的電子、光子以及0—100 MeV4He 粒子的響應(yīng),由于重離子最容易損失能量,電子次之,而光子的穿透能力最強(qiáng),因此IP板對(duì)相同能量而不同類型粒子的響應(yīng)不同:4He 粒子＞電子＞光子.Williams 等[10]詳細(xì)研究了一臺(tái)相同掃描儀設(shè)置不同的光電倍增管電壓值,以及相同實(shí)驗(yàn)條件下3 臺(tái)掃描儀之間讀取的信號(hào)差異.Ohuchi 等[11]系統(tǒng)地探究了IP 板的信號(hào)衰減與時(shí)間和溫度之間的關(guān)系.大量的刻度實(shí)驗(yàn)表明,IP 板的響應(yīng)參數(shù)非常依賴實(shí)驗(yàn)條件本身[6,12-15],因此在使用前必須對(duì)IP 板的特性參數(shù)進(jìn)行刻度.

IP 板的特性由其存儲(chǔ)原理決定,IP 板的熒光層由典型的電子俘獲材料MFX(M=Ca,Sr,Ba;X=Cl,Br,I) 堿土金屬氟鹵化物BaFBr 構(gòu)成,當(dāng)輻射粒子輻照時(shí),在熒光層中沉積能量激發(fā)產(chǎn)生大量的自由電子-空穴對(duì),自由電子被電子陷阱捕獲.在黑暗環(huán)境中一定程度可以保持這種狀態(tài),讀取信息時(shí),掃描儀發(fā)射可見光,電子從陷阱中逃脫與發(fā)光中心復(fù)合釋放存儲(chǔ)的信息.1984 年,Takahashi 等[16]建立導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移模型描述了電子在信息存儲(chǔ)和讀取過程中的輸運(yùn)過程,但是導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移模型的光激勵(lì)發(fā)光強(qiáng)度與輻照劑量的關(guān)系和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的線性關(guān)系不符.Von Seggern 等[17,18]提出了電子隧穿轉(zhuǎn)移模型,其中電子隧穿模型中的激勵(lì)發(fā)光復(fù)合中心的形成原因有待發(fā)掘,且隧穿態(tài)高于激發(fā)態(tài)的能級(jí)與能量弛豫方向相反.趙輝[19]則認(rèn)為電子轉(zhuǎn)移既通過導(dǎo)帶過程同時(shí)也通過隧穿過程,提出了光激勵(lì)發(fā)光并行模型,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了并行模型的正確性,且光激勵(lì)發(fā)光的強(qiáng)度與入射的輻射粒子的沉積能量成正比,但是該模型無法解釋IP 板的時(shí)間衰減特性.基于熒光層的成分組成提出的各種電子轉(zhuǎn)移模型解釋了IP 板表現(xiàn)出的部分特性.

本文利用已知活度的90Sr/90Y 電子源對(duì)BASSR 和BAS-TR 兩種型號(hào)IP 板的時(shí)間衰減特性、能量響應(yīng)特性以及多次掃描的規(guī)律進(jìn)行研究,利用光激勵(lì)發(fā)光模型闡釋這些特性規(guī)律,根據(jù)遞次衰變規(guī)律對(duì)長時(shí)間輻照的時(shí)間衰減曲線進(jìn)行修正.

2 實(shí) 驗(yàn)

IP 板特性研究的實(shí)驗(yàn)布局見圖1,90Sr/90Y電子源的放射性物質(zhì)與外殼前表面距離約為2 mm,2π 立體角的活度為39256 Bq (1 Bq=1 s—1),實(shí)驗(yàn)中使用了BAS-SR 和BAS-TR 兩種型號(hào)的IP 板.為了避免使用Al 膜等擋光介質(zhì)包裹IP 板對(duì)電子源的能譜和強(qiáng)度的影響,整個(gè)實(shí)驗(yàn)在暗室中進(jìn)行.IP板緊貼90Sr/90Y 電子源放置,以確保 2π 立體角內(nèi)發(fā)射的電子幾乎全部被IP 板所接收.IP 板后1 m 內(nèi)無其他物質(zhì),避免了背散射電子的影響.IP 板在輻照后冷卻不同時(shí)間后,使用Fly-7000 掃描儀進(jìn)行掃描讀取信息,獲取數(shù)字化圖像.

圖1 利用90Sr/90Y 放射源標(biāo)定IP 板特性參數(shù)實(shí)驗(yàn)Fig.1.Calibration experiments for IPs based on a 90Sr/90Y radioactive source.

2.1 IP 板的時(shí)間衰減曲線刻度

IP 板被輻照后冷卻不同的時(shí)間后,由于自發(fā)的電子-空穴對(duì)的復(fù)合導(dǎo)致IP 掃描的信號(hào)強(qiáng)度隨著冷卻時(shí)間延長而衰減被稱為時(shí)間衰減.實(shí)驗(yàn)中IP 板在輻照結(jié)束后到掃描過程中其冷卻時(shí)間不等,因此非常有必要研究IP 板在不同冷卻時(shí)間的信號(hào)衰減程度以計(jì)算真正測量的數(shù)據(jù).

設(shè)f(t)為IP 板信號(hào)的衰減效應(yīng)時(shí)間曲線函數(shù)(歸一化),表征IP 板輻照后冷卻t時(shí)間后剩余信號(hào)的百分比.設(shè)Y為信號(hào)的產(chǎn)生率,短時(shí)間可認(rèn)為是常數(shù),由于衰減效應(yīng),信號(hào)產(chǎn)生的同時(shí)伴隨著衰減,為了減小衰減曲線對(duì)測量信號(hào)的計(jì)算誤差,有必要對(duì)測量得到的衰減曲線進(jìn)行修正.

1)當(dāng)輻照時(shí)間 Δt非常短時(shí),IP 板讀取時(shí)獲得信號(hào)表示為

通過直接擬合讀數(shù)信號(hào)數(shù)據(jù)就可以獲得IP 板的衰退效應(yīng)時(shí)間函數(shù)f(t).

2)當(dāng)輻照時(shí)間不可忽略時(shí),設(shè)輻照時(shí)間為τ,輻照后冷卻時(shí)間為tl,此時(shí)IP 板讀取的信號(hào)變?yōu)?/p>

大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,IP 板的衰減效應(yīng)函數(shù)近似滿足雙指數(shù)函數(shù)形式[4,9,20,21],即

此時(shí)通過雙曲線擬合讀數(shù)信號(hào)-光激勵(lì)光(photostimulated light,PSL)和冷卻時(shí)間tl的關(guān)系,進(jìn)而求解獲得f(t)的4 個(gè)參數(shù)A1,B1,A2,B2.

規(guī)格為3 cm×3 cm 的IP 板被90Sr/90Y 電子源輻照60 s 后冷卻30 s—24 h 等不同時(shí)間,保證了輻照時(shí)間和冷卻時(shí)間的誤差小于1.7%,利用掃描儀讀取信號(hào)并計(jì)算PSL 值.修正后的刻度標(biāo)定結(jié)果見表1 和圖2: 其中BAS-SR 型的快特征時(shí)間常數(shù)為9.3 min,BAS-TR 型的快特征時(shí)間常數(shù)為11.7 min,而二者慢特征時(shí)間常數(shù)均超過了3700 min.其誤差來源于計(jì)時(shí)讀數(shù)、掃描過程的時(shí)間誤差和掃描時(shí)的統(tǒng)計(jì)誤差以及置信度設(shè)置為95%的擬合誤差.

表1 IP 板衰退效應(yīng)時(shí)間函數(shù)的參數(shù)以及文獻(xiàn)中對(duì)應(yīng)參數(shù)[4,9,20,21]Table 1.Parameters of fading time effect for IPs and corresponding parameters [4,9,20,21].

圖2 BAS-SR 和BAS-TR 時(shí)間衰減曲線Fig.2.Fading time effect curves of BAS-SR and BAS-TR.

2.2 IP 板對(duì)電子的絕對(duì)靈敏度刻度

實(shí)驗(yàn)標(biāo)定了BAS-SR 和BAS-TR 兩種類型IP板的響應(yīng)靈敏度.輻照時(shí)間選為10,20,30,40,50和60 s,冷卻時(shí)間為30 min (＞ 3B1),輻照時(shí)間相對(duì)于冷卻時(shí)間來改變?nèi)肷淞Ｗ訑?shù),從而獲得不同入射粒子數(shù)ne輻照下IP 板的響應(yīng)變化.將輻照結(jié)束的時(shí)間設(shè)定為0 時(shí)刻,總信號(hào)PSL 與粒子數(shù)之間的關(guān)系如圖3 所示,BAS-SR 型的響應(yīng)靈敏度約為0.033 PSL/e(photostimulated light,PSL),BASTR 型的響應(yīng)靈敏度約為0.018 PSL/e.

圖3 BAS-SR 和 BAS-TR 型IP 板的PSL 與電子數(shù)的關(guān)系Fig.3.Relationship between PSL and number of electron for BAS-SR and BAS-TR.

2.3 IP 板多次掃描實(shí)驗(yàn)

IP 板上存儲(chǔ)的信息經(jīng)過掃描儀一次掃描后還有大量信息殘存在IP 板上,使用90Sr/90Y 電子源照射BAS-SR 型30,60 和90 s,輻照結(jié)束后每隔20 min 掃描一次,共掃描10 次.類似地,BAS-TR型IP 輻照時(shí)長為60,90,120 和180 s,輻照結(jié)束后每隔20 min 掃描一次,共掃描10 次.由于輻照時(shí)長不可忽略,依據(jù)衰減曲線對(duì)其修正,得到了BAS-SR 和BAS-TR 型IP 板掃描信號(hào)與掃描次數(shù)的關(guān)系如圖4 和圖5 所示: 隨著掃描次數(shù)的增加,IP 板讀數(shù)強(qiáng)度逐漸降低.前1—5 次掃描得到的信號(hào)強(qiáng)度變化劇烈,5 次掃描以后,掃描次數(shù)對(duì)讀數(shù)強(qiáng)度的影響逐漸減弱,讀數(shù)強(qiáng)度逐漸趨于穩(wěn)定,合理猜測超過一定的掃描次數(shù)讀數(shù)強(qiáng)度為0.

圖4 BAS-SR 型IP 多次掃描下信號(hào)強(qiáng)度的變化Fig.4.Signal intensity decreases with the scanning number for BAS-SR.

圖5 BAS-TR 型IP 板多次掃描下信號(hào)強(qiáng)度變化Fig.5.Signal intensity decreases with the scanning number for BAS-TR.

3 光激勵(lì)發(fā)光模型

3.1 模型介紹

熒光層是IP 板的核心結(jié)構(gòu),主要成分是摻雜了Eu2+的堿土金屬氟鹵化物BaFBr.基于熒光層的組成成分提出的各種電子轉(zhuǎn)移模型解釋了IP 板表現(xiàn)出的部分特性,缺乏能夠完全解釋IP 板所表現(xiàn)的全部特性的模型,結(jié)合導(dǎo)帶模型、隧穿模型和并行模型建立了一種新的光激勵(lì)激發(fā)模型用于闡釋IP 板的特性.

3.2 模型的建立

輻射粒子在IP 中沉積能量、存儲(chǔ)信息和信息讀取過程的光激勵(lì)激發(fā)模型的物理機(jī)制如圖6所示.

圖6 IP 記錄輻射粒子的物理機(jī)制Fig.6.Physical mechanism of the IP records radiation particles.

1)輻照過程: 電子獲得能量變?yōu)樽杂呻娮舆M(jìn)入導(dǎo)帶,Eu2+離子電離形成Eu3+離子,進(jìn)入導(dǎo)帶的電子一部分被F+-心捕獲,一部分被F-心捕獲,F+-心數(shù)與F-心之間電子處于動(dòng)態(tài)平衡過程.

2)自發(fā)過程: F+-心和F-心捕獲的電子由于熱效應(yīng)吸收能量發(fā)生隧穿與Eu3+離子復(fù)合,形成激發(fā)態(tài)的Eu2+,自發(fā)退激,造成信號(hào)衰減.

3)掃描過程: 掃描儀發(fā)出的650 nm 的激光輻照,電子吸收能量從F-心和F+-心中逃逸進(jìn)入導(dǎo)帶和Eu3+離子結(jié)合轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)的Eu2+離子,激發(fā)態(tài)的Eu2+離子退激產(chǎn)生光子被掃描儀所捕獲被記錄下來.由于F+-心電子數(shù)目減少,為了維持動(dòng)態(tài)平衡,F-心的電子有一部分進(jìn)入F+-心.

基于以上3 個(gè)過程建立光激勵(lì)激發(fā)模型.

1)電子輻照IP 板過程.電子束流輻照IP 板時(shí)在熒光層沉積能量,產(chǎn)生的進(jìn)入導(dǎo)帶的自由電子數(shù)目為

其中ne為入射電子數(shù),Edep為單個(gè)電子在靈敏層沉積的能量,Eab為電子從滿帶激發(fā)到導(dǎo)帶所需的能量.若入射電子為連續(xù)寬譜,則在電子輻照過程中產(chǎn)生的亞穩(wěn)態(tài)電子-空穴對(duì)為

激發(fā)到導(dǎo)帶的電子容易被鹵素離子的陷阱所捕獲而形成F-心和F+-心.輻照結(jié)束后,處在導(dǎo)帶的電子被鹵素離子的陷阱所捕獲:

其中Nf為F+-心所捕獲的電子數(shù),Nf0為位于F-心的電子數(shù),γ1為比例因子.

2) F+-心和F-心捕獲的電子由于熱效應(yīng)吸收能量發(fā)生隧穿與Eu3+離子復(fù)合形成激發(fā)態(tài)的Eu2+,自發(fā)退激變?yōu)榛鶓B(tài)Eu2+,造成一部分信號(hào)消失:

其中wf為F+-心發(fā)生隧穿的概率,wf0為F-心發(fā)生隧穿的概率.退激變?yōu)榛鶓B(tài)Eu2+,圖6 中ne0為基態(tài)Eu2+的電子數(shù)這個(gè)過程始終存在,因此在掃描過程中表示為衰減函數(shù)f(t).

3)信號(hào)讀取過程.掃描時(shí),掃描儀發(fā)出的650 nm 的激光將F-心和F+-心的電子激發(fā)進(jìn)入導(dǎo)帶后與Eu3+結(jié)合形成激發(fā)態(tài)的Eu2+,其退激釋放390 nm 的光被掃描儀收集,變?yōu)榛鶓B(tài)Eu2+.

第一次掃描時(shí),進(jìn)入導(dǎo)帶和退激釋放PSL 的光子數(shù)為

其中,δf0和δf為F-心和F+-心的電子被激發(fā)的概率,γ為比例因子,為第1 次掃描退激釋放的PSL 的光子數(shù).由(9)式可知第一次掃描獲取的信號(hào)與沉積能量存在線性關(guān)系.

掃描結(jié)束后,打破了F-心和F+-心的動(dòng)態(tài)平衡,F-心的電子將補(bǔ)充F+-心,重新回到平衡狀態(tài).每次掃描F-心的電子變化和激發(fā)態(tài)的Eu2+離子為

其中wf為F-心的電子躍遷到F+-心的概率.則第n次掃描退激釋放的PSL 的光子數(shù)為:

4 討論與分析

4.1 衰減曲線刻度

IP 板在輻射冷卻過程中存儲(chǔ)信號(hào)逐漸衰退,其物理機(jī)理是熱效應(yīng)導(dǎo)致處于F-心和F+-心的電子發(fā)生隧穿效應(yīng)與亞穩(wěn)態(tài)的Eu3+離子結(jié)合形成激發(fā)態(tài)的Eu2+,自發(fā)的退激導(dǎo)致信號(hào)衰減.輻照結(jié)束初期亞穩(wěn)態(tài)的Eu3+離子數(shù)目較多,此時(shí)電子與Eu3+離子復(fù)合速率較高.隨著復(fù)合過程的推進(jìn),一方面Eu3+離子的減小復(fù)合速率逐漸降低,另一方面電子數(shù)目減少,F+-心數(shù)與F-心之間電子激發(fā)與復(fù)合的動(dòng)態(tài)平衡過程變得緩慢.因此導(dǎo)致初期IP 板衰減效應(yīng)非常嚴(yán)重,隨著冷卻時(shí)間的延長,IP 板的衰減效應(yīng)也就相應(yīng)得趨于平緩.通常對(duì)IP 板的衰減曲線按雙指數(shù)函數(shù)進(jìn)行擬合分析.

本實(shí)驗(yàn)標(biāo)定了BAS-SR 和BAS-TR 兩種類型IP 板的衰減時(shí)間曲線,同時(shí)分別計(jì)算了快特征時(shí)間常數(shù)5 個(gè)衰減期內(nèi)的冷卻時(shí)間內(nèi)衰退剩余百分比及衰退速率,見表2.一個(gè)快成分衰減期B1冷卻時(shí)間后,IP 板的信號(hào)衰退剩余只有初始信號(hào)的62%—65%,3B1后,IP 板信號(hào)衰退剩余降低為45%左右,并且變化極為緩慢,3B1—5B1時(shí)間變化只有2%.實(shí)際操作過程中,IP 板放進(jìn)掃描儀到讀取數(shù)據(jù)的操作時(shí)間通常不會(huì)超過1 min 其影響只有1‰,可以忽略不計(jì).因此在IP 板使用過程中,在輻照結(jié)束后3B1—5B1掃描合適,通常選擇30—45 min 最佳.

表2 衰退時(shí)間效應(yīng)對(duì)IP 板讀數(shù)信號(hào)強(qiáng)度的影響Table 2.Signal intensity decreases with fading time.

4.2 IP 板對(duì)90Sr/90Y 電子源的絕對(duì)靈敏度刻度

本實(shí)驗(yàn)采用的90Sr/90Y 電子源是一個(gè)連續(xù)寬譜的電子源,其中90Sr 的電子截止能量為546 keV,平均能量為195.8 keV,半衰期28.79 a;90Y 的電子截止能量為2.28 MeV,平均能量為933.7 keV,半衰期為64.1 h.表3 列出了不同的團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合計(jì)算了IP 板對(duì)電子的靈敏度刻度,其結(jié)果也不盡相同,原因在于模擬計(jì)算軟件的不同: 例如Bonnet 等[8]利用Geant4 模擬計(jì)算得到;Tanaka 等[12]利用EGS4 模擬計(jì)算得到;2008 年,Chen 等[13]利用MCNPX 模擬計(jì)算得到;Singh 等[15]使用FLUKA 模擬計(jì)算能量沉積.實(shí)驗(yàn)中IP 板對(duì)輻射粒子的絕對(duì)刻度非常依賴于IP 板的類型、掃描設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境.此外,該結(jié)果進(jìn)一步表明,IP 板在使用過程中必須經(jīng)常根據(jù)實(shí)驗(yàn)安排定期開展標(biāo)定刻度工作.

表3 IP 板對(duì)電子的靈敏度[8,12,13,15]Table 3.Sensitivity of IP to different energy of electrons[8,12,13,15].

4.3 多次重復(fù)掃描刻度

結(jié)合多次掃描實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),基于第一次掃描結(jié)果進(jìn)行了歸一化處理,對(duì)其求平均值后進(jìn)行擬合.BAS-SR 和BAS-TR 多次掃描結(jié)果擬合曲線圖像如圖7 和圖8 所示,在置信邊界為95%的情況下,BAS-SR 和BAS-TR 多次掃描的平均值擬合曲線圖像擬合優(yōu)度分別為0.998 和0.999.從圖中可以看出,多次掃描過程基本符合(12)式的雙指數(shù)函數(shù)分布規(guī)律,因?yàn)閽呙璧倪^程中電子與Eu3+形成激發(fā)態(tài)的Eu2+有兩種方式,其中F-心中的電子為主要部分,且激發(fā)速度較快,F+-心的電子其貢獻(xiàn)較小而且存在動(dòng)態(tài)平衡的過程激發(fā)速度較慢.同時(shí)當(dāng)輻照信息超過IP 板讀數(shù)掃描系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)導(dǎo)致信號(hào)讀取系統(tǒng)發(fā)生飽和,可以通過多次掃描將過飽和信息衰退到非飽和狀態(tài),并利用多次掃描外推法進(jìn)行計(jì)算分析.

圖7 BAS-SR 型IP 板多次掃描規(guī)律曲線Fig.7.Multiple scanning regular curve of BAS-SR.

圖8 BAS-TR 型IP 板多次掃描規(guī)律曲線Fig.8.Multiple scanning regular curve of BAS-MS.

5 結(jié)論

利用90Sr/90Y 電子源對(duì)BAS-SR,BAS-TR 兩種類型IP 板進(jìn)行刻度,同時(shí)建立光激勵(lì)發(fā)光機(jī)理模型闡述IP 板的時(shí)間衰減特性、絕對(duì)靈敏度響應(yīng)以及多次掃描的規(guī)律.時(shí)間衰減特性表明IP 板在輻照后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行冷卻,在慢衰退過程時(shí)間段進(jìn)行信號(hào)測量以降低衰減過程中讀數(shù)時(shí)間誤差帶來的影響,通常選擇為快特征時(shí)間常數(shù)的3—5 倍,為30—50 min.冷卻時(shí)間過短會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)誤差變大,冷卻時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致大量信息流失,無法準(zhǔn)確獲取低劑量輻照的信息.

IP 板的靈敏度刻度不同,很大原因在于IP 板的型號(hào)、掃描儀參數(shù)的設(shè)置以及所處的實(shí)驗(yàn)環(huán)境.此外寬譜β源的能譜積分效應(yīng)對(duì)靈敏度刻度產(chǎn)生較大影響,該方法僅適合于粗略評(píng)估IP 板的靈敏度特性參數(shù),IP 板的靈敏度能量響應(yīng)曲線尚需要加速器單能電子標(biāo)定.此外,系統(tǒng)性研究了兩種類型IP 板的多次掃描過程及其信號(hào)規(guī)律,結(jié)果顯示IP 板多次掃描下讀取的信號(hào)近似滿足雙指數(shù)函數(shù)分布,與物理模型的預(yù)測基本一致.為今后進(jìn)一步深入研究IP 板的工作機(jī)理以及過飽和條件下的數(shù)據(jù)外推提供了理論模型和數(shù)據(jù)基礎(chǔ).