Termoluminescencja
Termoluminescencja (TL) to zjawisko luminescencji substancji, które jest wywoływane przez podgrzewanie materiału wcześniej pobudzonego światłem lub promieniowaniem. Zjawisko to występuje w różnych materiałach, takich jak fosforany krystaliczne, szkła oraz monokryształy tlenków.
Mechanizm działania
Termoluminescencja zachodzi w materiałach o wysokim oporze elektrycznym, takich jak dielektryki i półprzewodniki. Zgodnie z teorią pasmową, w tych materiałach występuje przerwa energetyczna między pasmami przewodnictwa a walencyjnym. W obrębie tej przerwy znajdują się lokalne poziomy energetyczne, które działają jako pułapki dla elektronów i dziur.
Proces ekscytacji
Aby doszło do termoluminescencji, konieczne jest przeniesienie elektronów i dziur do pułapek. Proces ten zazwyczaj realizowany jest przez przeniesienie elektronów z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa, co prowadzi do generacji par dziura-elektron. Elektrony mogą następnie przechodzić do pułapek elektronowych, a dziury do pułapek dziurowych.
Źródła ekscytacji
- Dla materiałów organicznych wystarczające jest promieniowanie UV.
- Dielektryki nieorganiczne, takie jak fluorek litu, są ekscytowane przez promieniowanie jonizujące (np. rentgenowskie, gamma, alfa, beta).
Uwalnianie nośników ładunku
Nośniki ładunku (dziury i elektrony) mogą pozostawać w pułapkach przez długi czas, nawet tysiące lat. Aby je uwolnić, potrzebne jest promieniowanie o energii przekraczającej różnicę między poziomem pułapki a pasmem przewodnictwa. Typowe materiały termoluminescencyjne wymagają odpowiednich warunków energetycznych, aby doszło do uwolnienia elektronów.
Zastosowanie termoluminescencji
Podgrzewanie materiału powoduje przeniesienie elektronów z pułapek do pasma przewodnictwa, gdzie następuje rekombinacja z pułapkowanymi nośnikami przeciwnego znaku. Natężenie świecenia jest proporcjonalne do liczby elektronów uwięzionych w pułapkach, co pozwala na pomiar dawki promieniowania pochłoniętej podczas ekscytacji. To zjawisko znajduje zastosowanie w dozymetrii oraz w datowaniu obiektów archeologicznych i geologicznych.
