Li₂B₄O_7 계열 단결정 TLD 소자의 제작과 특성

Fabrication of Li₂B₄O_7 Series Single-Crystal TLDs and their TL properties

본 연구에서는 Czochralski법으로 양질의 Li₂B₄O_7 단결정과 Cu, Mn, Mg를 활성제로 첨가한 Li₂B₄O_7 계열 단결정을 육성하였다. 또한 이들을 TLD 소자로 제작하고, 감쇠율 및 에너지의존성의 열형광 특성을 조사하였다. 실온에 보관하면서 각 TLD들의 주 peak에 대한 감쇠율을 측정한 결과, 30일 동안 10% 내외의 감쇠율로 비교적 안정하였다. 소자 형태의 단결정 TLD가 분말 형태보다 감쇠율이 다소 낮게 나타났으며, 그 이유는 소자 형태의 단결정 TLD가 흡습성에 의한 영향을 적게 받기 때문인 것으로 생각된다. 그리고 각 TLD 소자의 광자에 대한 에너지의존성은 32keV의 열형광 감도가 1.25MeV의 (60)^Co γ선에 비해 약 85% 정도이며, 이론적 계산값과 측정값이 대체로 잘 일치하는 결과이다. 이상에서와 같이, 본 연구에서 제작한 Li₂B₄O_7 : Cu와 Li₂B₄O_7 : Mn 단결정 TLD는 X선에 대한 감쇠율 및 에너지의존성의 특성이 우수하다. 따라서 의료기관 및 산업체 분야에서 개인피폭선량 측정, 환경방사선 측정, 방사선 치료시의 선량 평가에 활용이 가능할 것으로 생각한다.

High-quality single crystals of pure Li₂B₄O_7 as well as Li₂B₄O_7 doped with Cu, Mn and Mg impurities (1.0 ㏖ %, respectively) have been grown from the melt of Li₂CO₃ +2B₂O₃ by Czochralski method in platinum crucibles. To study the thermoluminescent properties, Li₂B₄O_7 series single crystal TLDs were made by cutting in the size of 4×5×1㎣. The glow curves show two or three peaks which can be easily deconvoluted. It is observed that room temperature(20～30℃) fadings of the dosimetric peaks of Li₂B₄O_7 series single crystal TLDs were about 10 % for 30 days. The relative photon energy response for Li₂B₄O_7 series single crystal TLDs were about 85 % when the responses were normalized to that measured with (60)^Co(1.25 MeV) γ-rays. The measured data are in a good agreement with theoretical ones. The Li₂B₄O_7 series single crystal TLDs fabricated in this work can be used for monitoring personal and environmental radioactivity.