Оптически стимулированная люминесценция

В физике оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ) — метод измерения доз ионизирующего излучения . Он используется как минимум в двух приложениях:

Люминесцентное датирование древних материалов: преимущественно геологических отложений, иногда обожженной керамики, кирпича и т. д., хотя в последнем случае термолюминесцентное датирование . чаще применяют
Радиационная дозиметрия , которая представляет собой измерение накопленной дозы радиации в тканях медицинских, атомных, научных и других работников, а также в строительных материалах в регионах ядерной катастрофы.

В этом методе используются электроны, захваченные между валентной зоной и зоной проводимости в кристаллической структуре некоторых минералов (чаще всего кварца и полевого шпата ). ^[1] Местами захвата являются дефекты решетки — примеси или дефекты . Ионизирующее излучение создает электрон-дырочные пары: электроны находятся в зоне проводимости , а дырки – в валентной зоне . Электроны, которые были возбуждены в зоне проводимости, могут оказаться захваченными в ловушках электронов или дырок. Под действием света электроны могут освободиться из ловушки и попасть в зону проводимости. Из зоны проводимости они могут рекомбинировать с дырками, захваченными дырочными ловушками. Если центр с дыркой является центром люминесценции (центром излучательной рекомбинации), то произойдет излучение света. Фотоны помощью регистрируются с фотоумножителя . Сигнал из трубки затем используется для расчета дозы, которую поглотил материал.

Дозиметр OSL обеспечивает новый уровень чувствительности, давая точные показания всего в 1 мбэр для рентгеновских и гамма-фотонов с энергией от 5 кэВ до более 40 МэВ. Максимальная эквивалентная доза дозиметра OSL для рентгеновских и гамма-фотонов составляет 1000 бэр. Для бета-частиц с энергией от 150 кэВ до более 10 МэВ диапазон измерения дозы составляет от 10 мбэр до 1000 бэр. Нейтронное излучение с энергией от 40 кэВ до более 35 МэВ имеет диапазон измерения дозы от 20 мбэр до 25 мбэр. В диагностической визуализации повышенная чувствительность дозиметра OSL делает его идеальным для мониторинга сотрудников, работающих в условиях низкой радиации, и беременных работниц. ^{[ нужна ссылка ]}

Для проведения OSL-датирования из образца необходимо извлечь минеральные зерна. Чаще всего это так называемые крупные зерна размером 100-200 мкм или мелкие зерна размером 4-11 мкм. Иногда используются другие размеры зерна. ^{[ нужна ссылка ]}

Разница между радиоуглеродным датированием и OSL заключается в том, что первое используется для датирования органических материалов, а второе — для датирования минералов. Событиями, которые можно датировать с помощью OSL, являются, например, последнее воздействие минерала на солнечный свет; человека Мунго , старейшую человеческую находку в Австралии. Таким же образом датировали ^[2] Он также используется для датирования отложения геологических отложений после их переноса по воздуху ( эоловые отложения) или рекам ( речные отложения). В археологии к керамике применяется OSL-датировка: Датированным событием является время ее последнего нагревания до высокой температуры (свыше 400 °С).

Недавнее датирование каменных орудий в Аравии OSL отодвинуло гипотезу миграции людей «из Африки» на 50 000 лет назад и добавило возможный путь миграции с африканского континента на Аравийский полуостров, а не через Европу. ^[3] ^[4]

Наиболее широко используемый метод OSL называется регенерацией одной аликвоты (SAR). ^[5]

Ссылки

^ Роудс, Эдвард Дж. (2011). «Оптически стимулированная люминесценция датирования отложений за последние 200 000 лет». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 39 : 461–488. Бибкод : 2011AREPS..39..461R . doi : 10.1146/annurev-earth-040610-133425 .
^ «Человек Мунго старше, чем предполагалось» . cogweb.ucla.edu .
^ «Человек из Африки» . Financial Times (требуется регистрация) . Лондон. 27 ноября 2010 г. Архивировано из оригинала 26 марта 2022 года.
^ Шмид, Рэндольф Э. (27 января 2011 г.). «Люди, возможно, покинули Африку раньше, чем предполагалось» . Архивировано из оригинала 3 января 2016 года.
^ Мюррей, А.С.; Винтл, AG (2000). «Люминесцентное датирование кварца с использованием улучшенного протокола регенеративной дозы на одну аликвоту». Измерения радиации . 32 (1): 57–73. Бибкод : 2000РадМ...32...57М . дои : 10.1016/S1350-4487(99)00253-X .

[1] Роудс, Эдвард Дж. (2011). «Оптически стимулированная люминесценция датирования отложений за последние 200 000 лет». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 39 : 461–488. Бибкод : 2011AREPS..39..461R . doi : 10.1146/annurev-earth-040610-133425 .

[2] «Человек Мунго старше, чем предполагалось» . cogweb.ucla.edu .

[3] «Человек из Африки» . Financial Times (требуется регистрация) . Лондон. 27 ноября 2010 г. Архивировано из оригинала 26 марта 2022 года.

[4] Шмид, Рэндольф Э. (27 января 2011 г.). «Люди, возможно, покинули Африку раньше, чем предполагалось» . Архивировано из оригинала 3 января 2016 года.

[5] Мюррей, А.С.; Винтл, AG (2000). «Люминесцентное датирование кварца с использованием улучшенного протокола регенеративной дозы на одну аликвоту». Измерения радиации . 32 (1): 57–73. Бибкод : 2000РадМ...32...57М . дои : 10.1016/S1350-4487(99)00253-X .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]