Dùng liều kế nhiệt huỳnh quang (TLD) để đánh giá liều bức xạ nghề nghiệp

Năm 1895 nhà bác học Roentgen người Đức phát hiện ra tia X, lúc này bức xạ duy nhất tồn tại là bức xạ tự nhiên . M•i đến năm 1934 các chất phóng xạ nhân tạo đầu tiên được tạo ra . Từ đó nhiều chất phóng xạ được sử dụng trong nhiều ngành: y học, kinh tế , văn hoá … để phục vụ cho các mục đích nghiên cứu và ứng dụng .Song bên cạnh tính ưu việt đó còn có các tác hại mà bức xạ ion hoá gây ra đối với con người ( người tiếp xúc với chất phóng xạ). Thiết bị xác định liều lượng phóng xạ và kiểm tra liều lượng cá nhân để cảnh báo cho người làm việc trong trường bức xạ hạt nhân là hết sức cần thiết và không thể thiếu được. Từ năm 1990 Uỷ ban An Toàn Bức Xạ Quốc Tế ( ICRP ) đ• ban hành khuyến cáo liên quan tới các qui định mới về liều giới hạn nhằm nâng cao mức an toàn cho dân chúng . Từ mức 50 mSv/năm giảm xuống còn 20mSv/năm lấy trung bình cho 5 năm đối với con người . Việt Nam , việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân dựa trên khuyến cáo của ICRP và được theo luật an toàn bức xạ của nước ta. Hiện nay có khoảng 10 máy xạ trị tập trung ở các bệnh viện lớn Hà Nội , TP Hồ Chí Minh , Hải Phòng…, khoảng 1000 máy X quang có ở hầu hết các bệnh viện lớn nhỏ trong cả nước , Ngoài ra các chất phóng xạ dùng trong nghiên cứu công nghiệp … Người làm việc ở những nơi này cần được kiểm tra độ nhiễm xạ bằng các loại liều kế nào đó. Mục tiêu chính của việc kiểm tra an toàn cá nhân là để kiểm soát một giá trị về liều hiệu dụng trung bình , liều lượng …ở những tổ chức quan trọng bị nhiễm xạ và giới hạn liều chiếu cho ngưòi tiếp xúc với bức xạ . Ngoài việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân còn cung cấp những thông tin trong trường hợp có sự cố hoặc tai nạn liên quan tới những vẫn đề an toàn bức xạ

Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- Mở đầu Năm 1895 nhà bác học Roentgen ngời Đức phát hiện ra tia X, lúc này bức xạ duy nhất tồn tại là bức xạ tự nhiên . Mãi đến năm 1934 các chất phóng xạ nhân tạo đầu tiên đợc tạo ra . Từ đó nhiều chất phóng xạ đợc sử dụng trong nhiều ngành: y học, kinh tế , văn hoá để phục vụ cho các mục đích nghiên cứu và ứng dụng .Song bên cạnh tính u việt đó còn có các tác hại mà bức xạ ion hoá gây ra đối với con ngời ( ngời tiếp xúc với chất phóng xạ). Thiết bị xác định liều lợng phóng xạ và kiểm tra liều lợng cá nhân để cảnh báo cho ngời làm việc trong trờng bức xạ hạt nhân là hết sức cần thiết và không thể thiếu đợc. Từ năm 1990 Uỷ ban An Toàn Bức Xạ Quốc Tế ( ICRP ) đã ban hành khuyến cáo liên quan tới các qui định mới về liều giới hạn nhằm nâng cao mức an toàn cho dân chúng . Từ mức 50 mSv/năm giảm xuống còn 20mSv/năm lấy trung bình cho 5 năm đối với con ngời . Việt Nam , việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân dựa trên khuyến cáo của ICRP và đợc theo luật an toàn bức xạ của nớc ta. Hiện nay có khoảng 10 máy xạ trị tập trung ở các bệnh viện lớn Hà Nội , TP Hồ Chí Minh , Hải Phòng , khoảng 1000 máy X quang có ở hầu hết các bệnh viện lớn nhỏ trong cả nớc , Ngoài ra các chất phóng xạ dùng trong nghiên cứu công nghiệp Ng ời làm việc ở những nơi này cần đợc kiểm tra độ nhiễm xạ bằng các loại liều kế nào đó. Mục tiêu chính của việc kiểm tra an toàn cá nhân là để kiểm soát một giá trị về liều hiệu dụng trung bình , liều lợng ở những tổ chức quan trọng bị nhiễm xạ và giới hạn liều chiếu cho ngòi tiếp xúc với bức xạ . Ngoài việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân còn cung cấp những thông tin trong trờng hợp có sự cố hoặc tai nạn liên quan tới những vẫn đề an toàn bức xạ Lớp B2 Khoa Vật lý 1 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- Bản luận văn có đề tài : Dùng liều kế nhiệt huỳnh quang (TLD) để đánh giá liều bức xạ nghề nghiệp Cấu trúc luận văn bao gồm : Chơng 1 : tiêu chuẩn an toàn cho bức xạ nghề nghiệp Chơng 2 : phơng pháp chuẩn , sử dụng liều kế cá nhân cho nhân viên tiếp xúc với nguồn bức xạ ion hoá Chơng 3 : các hiệu ứng sinh hoá với bức xạ Chơng 4 : số liệu thực nghiệm Chơng 5 : kết luận và kiến nghị Lớp B2 Khoa Vật lý 2 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- CHƯƠNG 1 : Tiêu chuẩn qui định về an toàn phóng xạ Việc ứng dụng bức xạ ion hoá vào tất cả các ngành đều đòi hỏi liều bức xạ đối với những ngời sử dụng và khu vực lân cận xung quanh phải đợc giữ thấp nhất có thể chấp chận đợc. Cơ quan quốc tế về an toàn phóng xạ ICRP (International commission of radiation protection) đã khuyến cáo các tiêu chuẩn an toàn phóng xạ cho toàn thân và cho từng bộ phận cơ thể. Cho nên việc xác định, đánh giá kiểm soát mối nguy hiểm của bức xạ ion hoá để làm giảm đến mức thấp nhất của liều bức xạ mà cơ thể con ngời hấp thụ đợc. 1.1 Đối tợng. Các đối tợng tiếp xúc với phóng xạ ( nhân viên chuyên nghiệp) đợc chia làm hai nhóm: Nhóm 1: Gồm những nhân viên có nguy cơ chiếu xạ cao. Làm việc trong vận hành lò phẩn ứng, cơ khí lò, sản xuất đồng vị phóng xạ cao, vận hành nguồn Co-60, 16000 Ci, vận chuyển chất phóng xạ . Nhóm 2: Nhân viên làm trong các phòng vật lý lò phản ứng vật lý hạt nhân, an toàn phóng xạ, hoá bức xạ, máy gia tốc tuyến tính dùng nguồn Co 60, y học hạt nhân ,điện tử hạt nhân. 1.2 Đo kiểm tra phóng xạ, môi trờng, nhân viên + Đo kiểm tra phóng xạ : Việc kiểm tra phóng xạ bao quát phải tiến hành trong quá trình chạy thử thiết bị đòi hỏi máy đo phải đợc chuẩn + Đo môi trờng: Việc kiểm tra bức xạ dùng Detector đánh giá đợc liều bức xạ ngay lập tức ở điều kiện thí nghiệm nhất định. Mức độ chiếu bức xạ không chỉ phụ thuộc vào các vấn đề che chắn đợc sử dụng mà còn phụ thuộc vào cách sử dụng và khối lợng công việc.Ngoài ra, ngời ta còn dùng phơng pháp sử dụng liều kế phân tích (Liều kế nhiệt huỳnh quang TLD). + Đo liều nhân viên: Nhân viên làm việc trong khoa xạ trị cần phải đợc kiểm tra liệu bức xạ cá nhân. Việc soát liều nhân viên cho các cơ sở dữ liệu quốc gia hoặc quốc tế là bắt buộc Các liều kế cá nhân liều kế phim, liều kế TLD, nhng các thiết bị chủ động nh ống đèn Geiger có nhỏ và các đầu đo bán dẫn . Chúng cho phép đọc kết quả lối ra một cách trực tiếp ở bất cứ thời gian nào. Chẳng hạn nh ở phòng điều trị áp sát hoặc phòng thí nghiệm bị nhiễm xạ cao. 1.3 Các kỹ thuật liều lợng. 1.3.1 ống đếm Geiger Muler ống đếm GM sử dụng hiệu ứng ion hoá các chất khí khi đo số tơng tác bức xạ. Nguyên lý cơ bản Lớp B2 Khoa Vật lý 3 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- Môi trờng hoạt động của ống GM là chất khí nằm giữa hai điện cực, điện thế ở giữa hai điện cực hút các điện tích tạo bởi bức xạ ion hoá trong thể tích hoạt động giữa hai điện cực. Vì cờng độ điện trờng E=u/d với d: khoảng cách giữa hai điện cực tỷ lệ thuận với sự tăng tốc của các ion, giá trị tuyệt đối của các điện thế cung cấp có thể thay đổi phụ thuộc vào thiết kế buồng và thể tích. Khi một điện áp nhỏ đợc cung cấp . Thì hầu hết các ion đợc tái hợp trớc khí chúng tới đợc điện cực. Dòng bão hoà đặt đợc (100<u<4000) .Khi tất cả các ion tạo ra tới điện cực và khoảng này dùng cho việc đo liều lợng với các buồng ion hoá. Nếu tăng điện áp hơn nữa các ion đạt đủ năng lợng trong điện trờng để gây ra sự ion hoá thứ cấp. Điều này làm tăng số ion hoá ghi nhận, vì trong buồng ion hoá điện tích thu đợc phụ thuộc vào số ion ban đầu đợc tạo ra. Số bức xạ ion hoá chiếu xạ phụ thuộc vào hệ số truyền năng lợng tuyến tính (LET) và sẽ thay đổi với phẩm chất bức xạ. Vì vậy, khoảng này sử dụng trong các ống đếm tỷ lệ dùng để xác định số ion tạo bởi các hạt điện năng trong buồng. Vì vậy ống đếm tỷ lệ tiện lợi trong việc phát hiện không chỉ thông lợng của bức xạ mà còn trong việc hệ số truyền năng lợng tuyến tính (LET). ống đếm tỷ lệ dùng trong an toàn phóng xạ để phân biệt các bức xạ alpha, bêta, gama và đợc sử dụng trong nhiều máy đo notron. ống đếm GM chỉ đếm các sự kiện bức xạ, nó không cho phép thông tin về các loại bức xạ sử dụng. Do vậy, ngời vận hành cần phải biết loại bức xạ nào sẽ đợc dùng. 1.3.2 Các loại liều lợng kế nhiết phát quang. Khi ánh sáng phát xạ tỷ lệ thuận với bức xạ hấp thụ, hằng số tỷ lệ thay đổi với năng lợng bức xạ, tổng liều vật liệu TLD. Do vậy TLD chủ yếu đợc sử dụng để đo liều tơng đơng, ở đó liều cần xác định đợc so sánh với liều đã biết tơng đơng cho bởi liều kế TL cùng loại hoặc tơng đơng. Kích thớc vật lý nhỏ, độ nhạy lớn, các liều kế TL đợc sử dụng rộng rãi cho việc kiểm tra liều lợng trong lĩnh vực y vật lý( Kiểm tra môi trờng và đo liều cá nhân). Cho nên TLD là một phơng tiện đợc lựa chọn cho nhiều ứng dụng bởi một số thuận lợi: Ưu điểm của TLD 1) Đầu đo TLD nhỏ, không cần dây cáp nối, dễ dàng vận chuyển đặt trong các hốc nhỏ hoặc bình chứa, thuận tiện hơn cả là có thẻ gửi bằng bu điện . 2) TL có sẵn, độ nhạy phóng xạ cao, bao phủ một liều rộng thích hợp với việc kiểm tra phông và đo liều tai nạn. 3) Số đầu đọc TLD độc lập với suất liều. 4) TLD có độ rộng ổn định tốt trong thời gian dài, ít phụ thuộc vào môi trờng, độ ẩm. 5) Có thể sử dụng nhiều lần. Lớp B2 Khoa Vật lý 4 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- 6) Thích hợp với chơng trình tự động hoá. 7) Các liệu TL tơng đơng mô hình trất có sẵn để dùng( VD: Li 2 B 4 O 7 Beo) Nhợc điểm Sự bất tiện chậm trễ giữa giữa sự chiếu xạ và quá trình đọc kết quả. Ba mục đích chính của phép đo liều cá nhân (Piesch 81) + Đánh giá liều kế bề mặt để định hớng cho lớp tế bào nền (ICRV 85, ICRP 91). Đặc biệt khi sự nhiễm xạ da với các hạt alpha hay bêta bị nghi ngờ. + Đo liều toàn bộ cơ thể hay liều hiệu chung (ICRP 91) + Đánh giá liều cho các bộ phận (nh chân tay) Ngời ta phân biệt giữa D không phân biệt và D phân biệt. D không phân biệt: không cho phép bất kỳ sự đánh giá nào về phẩm chất bức xạ liềuên quan và do đó kém chính xác đo các bộ phận ở xa cơ thể nh chân tay. D phân biệt: cho phép xác định đánh giá phẩm chất bức xạ (nh sử dụng các bộ lọc khác nhau). Hầu hết các liều kế cá nhân dùng cho nhân viên y tế là loại phân biệt. 1.3.3 Các dụng cụ cho phép đo an toàn phóng xạ. + Dector Phim Phim X quang là phơng tiện phát hiện phóng xạ dễ dàng nhất, việc sử dụng nó nh là một liều kế cá nhân khi các nhân viên đeo phim đặt bên trong catset, thiết bị này đợc kết hợp với các bộ lọc khác nhau cho phép đánh giá chất lợng bức xạ. Detector Phim dùng để xác định rò rỉ phóng xạ, nó không thật chính xác vì vấn đề đáp ứng năng lợng + ống đếm nhấp nháy Các Detector nhấp nháy dựa trên sự phát xạ ánh sáng trong tinh thể, do sự hấp thụ bức xạ ion hoá, cờng độ ánh sáng phát xạ tỷ lệ với năng lợng chuyển bởi các hạt bức xạ Detector nhấp nháy độ nhạy cao, tất cả các năng lợng của của bức xạ đợc hấp thụ hoàn toàn trong tinh thể. 1.3 .4 Nguy hiểm do chiếu xạ ngoài. Khi sử dụng nguồn phóng xạ ngời ta thờng gặp phải 2 loại nguy hiểm phóng xạ là chiếu trong và chiếu ngoài nhng ở đây chúng ta chỉ xét đến 1 loại nguy hiểm đó là nguy hiểm do chiếu ngoài gây ra. Các nguồn bức xạ có hoạt độ phóng xạ cao phát ra từ bức xạ tia X, gamma và nơtron đều đợc xem là nguồn gây ra mối nguy hiểm chiếu ngoài vì chúng gây liều hấp thụ cao trong mô của cơ thể. Các loại bức xạ dới đây có khả năng gây ra nguy hiểm chiếu ngoài (Xếp theo mức độ gây ra nguy hiểm). Lớp B2 Khoa Vật lý 5 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- + Gamma và nơtron + Bêta + Alpha Các nguồn bức xạ bêta có năng lợng đủ lớn để xuyên qua lớp da bề mặt. Có 4 cách để làm giảm nguy hiểm chiếu ngoài từ nguồn phóng xạ + Giảm tối đa các hoạt động sử dụng nguồn. + Giảm tối đa thời gian tiếp xúc với nguồn + Khoảng cách ngời và nguồn là lớn nhất có thể đợc Cần trang bị đầy đủ các phơng tiện che chắn có thể đợc . Hai biện pháp đầu cần phải nằm trong việc lập chơng trình làm việc trớc khi sắp xếp và phân loaị vật liệu phóng xạ. Biện pháp 3 áp dụng qui tắc tỷ lệ nghịch với bình ph- ơng khoảng cách giữa liều xạ và khoảng cách. 1.3.4.1 Bảo vệ bằng thời gian Liều hấp thụ tổng cộng bằng thời gian chiếu nhân suất liều hấp thụ. Để giảm liều tổng cộng thì ta giảm suất liều và giảm tối thiểu thời gian tiếp cận với nguồn phóng xạ VD: Nếu bạn chọn làm việc trong tờng chiếu 25àsv/h trong thời gian 1 giờ thì bạn sẽ nhận một liều là 25àsv. Nếu bạn làm việc liên tục trong 6 giờ trong trờng chiếu 25àsv/h thì bạn sẽ nhận đợc một liều là 25àsv *6 = 150àsv. Vậy để giảm liều chiếu bạn phải giảm thời gian chiếu xạ. Để giảm thời gian chiếu xạ thì có thể có vài biện pháp sau: + Lập kế hoạch: Thời gian chiếu trong phòng thí nghiệm (PTN) có thể đợc tính toán và lên kế hoạch trớc khi tiến hành thí nghiệm để làm giảm thời gian chiếu xạ. + Thao diễn: Các kỹ thuật thực tập với dung dịch không phóng xạ sẽ làm cho bạn có kinh nghiệm tiến hành thí nghiệm một cachs hiệu quả và làm giảm việc sử dụng các hoá chất phóng xạ cũng nh làm giảm thời gian + Kí hiệu: Các kí hiệu cảnh báo dán ở khu vực có trờng xạ vợt quá 2.5àsv/h sẽ giúp ngời làm việc tránh xa khu vực này và nhắc nhở các nhân viên cảnh gióac khi làm việc trong khu vực đó. Nhân viên làm công tác an toàn ở các cơ sở có trách nhiệm dán kí hiệu. 1.3.4.2.Bảo vệ bằng khoảng cách Do phóng xạ phát theo mọi phơng là nh nhau nên cờng độ phóng xạ và do đó liều hấp thụ tuân theo qui luật tỷ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách. Qui luật này đ- ợc áp dụng không chỉ cho nguồn đếm trong không khí mà còn áp dụng cho bất cứ một môi trờng nào. Sử dụng qui tắc tỷ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách ta có thể so sánh liều trên da gây ra bởi nguồn 1MBq 125 I. Khi cầm nguồn trực tiếp bằng tay (d1=0.1cm) và khi gắp bằng kẹp (d2=10cm) Hệ số chuyển đổi không khí của nguồn 125 I ở khoảng cách 1m là 0.074 àsv/h/MBq Suất liều trong không khí của 125 I Là: Lớp B2 Khoa Vật lý 6 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- 10cm = 0.074 x (100/10) 2 = 7.4 àsv/h 0.1m = 0.074 x (100/0.1) 2 = 74 àsv/h. Nh vậy, suất liều giảm 10.000 (10 4 ) lần nếu dùng kẹp gắp nguồn. Điều quan trọng rút ra từ qui tắc này tỷ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách là không đợc cầm hộp đựng nguồn bằng tay nếu nh liều các ngón tay không thể chấp nhận đợc( dụng cụ đựng nguồn có dạng hình ống) 1.3.4.3 Bảo vệ bằng che chắn Vật che chắn là cần thiết nếu tổ hợp hoạt độ thấp thời gian tiếp cận nguồn ngắn và khi khoảng cách thích hợp không thể làm giảm liều tới mức có thể chấp nhận. P-32 (năng lợng bêta cực đại là 1.7 Mev) có thể đi vào trong mô khoảng 1cm. Nếu lớp biểu bì dày cỡ 0.1mm thì hạt bêta của P-32 sẽ gây ra liều phóng xạ chiếu ngoài trên da. Loại nhựa ependorf che chắn có thể làm giảm suất liều xuống 70% so với không dùng che chắn. Dụng cụ che chắn thuỷ tinh dày cỡ 1mm sẽ làm giảm suất liều xuống 30% so với không dùng vật liệu che chắn. 1mmPb=85 mm bê tông=140 mm gạch 1.3.4.4 Hạn chế liều chiếu ngoài Theo tiêu chuẩn của ỷ ban bảo vệ phóng xạ quốc tế ICRP thì giới hạn liều hiệu dụng hàng năm cho toàn bộ cơ thể của ngời làm việc với chất phóng xạ là 20msv và giới hạn liều tơng đơng hàng năm cho mắt là 150msv và trên da là 500msv Lớp B2 Khoa Vật lý 7 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- Chơng 2 Phơng pháp đo liều chuẩn và sử dụng Liều Kế cá nhân cho nhân viên tiếp xúc với Nguồn bức xạ ion hóa Trong một vài thập niên gần đây nhiều nớc trên thế giới đã chuyển hớng dùng detetor nhiệt huỳnh quang ( TLD) để đo liều lợng cá nhân thay cho phơng pháp đo bằng phim. Nếu so sánh với detetor phim thì TLD là nhạy hơn , có thể dùng lại đợc nhiều lần thờng tơng đơng mô hơn , bao trùm một dải liền rộng hơn và hầu hết vật liệu TLD có hiệu ứng fading ( mất tín hiệu TL theo thời gian) thấp . Ngày nay một số hãng nổi tiếng nh HARSHAW đã sản xuất nhiều hệ máy đọc tự động hoá, đa năng với chất lợng cao và các loại TLD ngày càng hoàn hảo . Nớc ta trớc đây có một số cơ sở đã triển khai phơng pháp đo liều bằng phim nhng chỉ sau một thời gian công việc không tiếp tục đợc nữa , một phần là do detetor nhập ngoại liên tục . Mặc dù detetor phim có nhiều u điểm nổi bật nhất là khả năng lu trữ số hiệu của nó saukhi đo là lâu dài (vĩnh cửu) , nhng với điều kiện khí hậu ở nớc ta độ ẩm cao nhiệt độ thay đổi làm cho việc bảo quản phim gặp nhiều khó khăn chóng bị mốc và fading lớn . Do đó tính u việt của nó khó đợc phát huy . Ngoài ra ở nớc ta trớc đây một số cơ sở nhập một số pocket dosimetor ( liều kế bỏ túi) dùng buồng ion hoá để đo liều chiếu tổng cộng, dải liều của nó từ 0-200mR Ưu điểm của nó là có thể đọc đợc liều ngay nhng do dải liều hẹp nên nó không đọc đợc dải liều lớn ở những nơi xảy ra sự cố tai nạn hạt nhân . Do đó chúng ta đã triển khai do liều lợng cá nhân bằng phơng pháp detetor nhiệt huỳnh quang ( TLD ) . Đối tợng đợc kiểm tra là những cán bộ công nhân viên làm việc với máy phát tia X , các nguồn phóng xạ nh Co-60 , Ra-226 , I-131 và ở một số khu mỏ . 2.1. Nguyên lý nhiệt huỳnh quang Liều kế huỳnh quang là các chất nhiệt huỳnh quang (TLD) nh Litiflorou (LIF) , Casi sunfat(CaSO4) hoặc Cansiflourit (CAF2) 2.1.1.Hiện tợng nhiệt phát quang Trong một tinh thể hoàn hảo , lý tởng , các electron chiếm một số các mức năng lợng gián đoạn . Tập hợp các mức năng lợng gián đoạn nhng rất gần nhau Lớp B2 Khoa Vật lý 8 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- đó tạo thành một vùng năng lợng. Các mức năng lợng của vùng dẫn và vùng hoá trị đợc ngăn cách nhau bởi vùng cấm . Trong một tinh thể hoàn hảo và lý tởng, các electron không thể chiếm một mức năng lợng nào trong vùng cấm. ở nhiệt độ 0 c tuyệt đối năng l ợng các electron cực tiểu, ở vùng dẫn không có electron nào còn ở vùng hoá trị thì các mức năng l- ơng đều bị lấp đầy Hiện tợng nhiệt phát quang đợc minh hoạ trong sơ đồ W 2 Wc 3 5 vùng dẫn 4 e- 6 bẫyelectron vùng cấm 1 huỳnh quang + e- Wv 2 e- 1 + 0 0 vùng hoá trị hình1: Sơ đồ minh hoạ hiện tợng nhiệt phát quang Do tác dụng bức xạ ion hoá chẳng hạn , một electron của vùng hoá trị có thể nhận đợc một năng lợng . Nếu nhận đợc năng lợng lớn hơn bề rộng của vùng cấm (E>= Wc-Wv ) thì electron có thể nhẩy lên vùng dẫn (quá trình 1) và dịch chuyển tự do trong tinh thể . Nếu đợc cung cấp 1 năng lợng lớn hơn công thoát của nó thì electron này có thể thoát ra khỏi tinh thể . Trong mạng tinh thể có những sai hỏng, tạp chất, lệch mạng thì sẽ hình thành những mức năng lợng địa phơng ở trong vùng cấm. Những mức năng lợng Lớp B2 Khoa Vật lý 9 LIF CaF2 Sinh viên Chu Thị Xuân Thơi ----------------------------------------------------------------------------------------- có thể ở gần vùng hoá trị và đóng vai trò nh cái bẫy đối với các lỗ trống tạo thành trong quá trình 1. Hiện tợng bắt các lỗ trống bởi các bẫy bằng các quá trình 1và 2. Một số mức năng lợng địa phơng ở gần vùng dẫn đóng vai trò nh những cái bẫy đối với các electron tự do của vùng dẫn (quá trình 3). Dới tác dụng của nhiệt, chẳng hạn sấy nóng tinh thể, các electron có thể nhận đợc năng lợng và thoát ra khỏi bẫy (ở quá trình 4), chuyển động trong vùng dẫn (quá trình 5) và khi rơi vào vùng hoá trị thì kết hợp với 1 lỗ trống trong bẫy quá trình 6 này kéo theo sự sinh ra các photon ánh sáng. Gọi là quá trình nhiệt phát quang . Chiếu tinh thể một liều bức xạ càng lớn thì càng có nhiều electron nhảy đến vùng dẫn càng có nhiều cơ hội xảy ra quá trình 3 Nh vậy , cờng độ chùm photon toả nhiệt phát quang còn tuỳ thuộc vào nhiệt độ . Đối với mỗi loại tinh thể ( thành phần hoá học , cấu trúc , bản chất bẩy ) quá trình nhiệt phát quang sẽ xảy ra với sác xuất lớn nhất ở nhiệt độ xác định đặc trng cho tinh thể đó. Mặt khác, phổ nhiệt phát quang cũng có tính chất khác nhau đo các loại tinh thể khác nhau Trong hình là cờng độ tơng đối của các vạch phổ nhiệt phát quang của hai vật liệu khác nhau. 100 200 300 hình 2: phổ nhiệt phát quang Lớp B2 Khoa Vật lý 10