Investigation into main luminescence properties of various natural salt samples using TL and OSL tecniques

Editorial Board PCSS Journal; Ясемін Кавас; Ерен Шахінер

doi:10.15330/pcss.26.3.666-672

Автор(и)

Ясемін Кавас Інститут ядерних наук університету Анекари, Анкара, Туреччина
Ерен Шахінер Центр прикладних досліджень у галузі наук про Землю університету Анекари, Анкара, Туреччина

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.666-672

Ключові слова:

термолюмінесценція , оптично стимульована люмінесценція , радіаційна дозиметрія, природна сіль, люмінесцентне датування

Анотація

У цьому дослідженні проаналізовано властивості термолюмінесценції (TL) та оптично стимульованої люмінесценції (OSL) природних мінералів солі для оцінки їхнього потенціалу у радіаційній дозиметрії. Зразки були зібрані в Центральній Анатолії (Туреччина), Гімалаях (Азія) та озері Асаль (Східна Африка), а їхні дозиметричні характеристики – зокрема структура кривих світіння, залежність сигналу від дози, згасання сигналу та відтворюваність – були систематично досліджені. Усі зразки продемонстрували високу лінійність дозової залежності в інтервалі 0,1–10 Гр, із коефіцієнтами кореляції (R²) у межах 0,991–0,999. Мінерали виявили високу чутливість, забезпечуючи значні інтенсивності сигналу вже за опромінення дозами від 25 мГр. Структура TL-кривих виявила дозозалежний характер: при низьких дозах (0,1 Гр) зафіксовано три піки (~80–100 °C, 125–190 °C, 230–290 °C), тоді як при вищих дозах (10 Гр) спостерігалися два домінантні піки. Встановлено суттєві відмінності у стабільності сигналів: сигнал OSL швидко згасав до фонового рівня приблизно за дві секунди, тоді як TL-сигнал залишався значно стабільнішим. Отримані результати підтверджують, що стабільний, відтворюваний та дозозалежний TL-сигнал природних соляних мінералів робить їх перспективним і економічно доступним матеріалом для аварійної дозиметрії. Водночас для повного підтвердження їхнього потенціалу у геологічному та археологічному датуванні потрібні додаткові довгострокові дослідження згасання.

Посилання

I. Veronese, A. Galli, M.C. Cantone, M. Martini, F. Vernizzi, G. Guzzi, Study of TSL and OSL properties of dental ceramics for accidental dosimetry applications, Radiat. Meas. 45 (1), 35 (2010); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2009.11.005.

G. Kitis, N.G. Kiyak, G.S. Polymeris, Temperature lags of luminescence measurements in a commercial luminescence reader, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 359, 60 (2015); https://doi.org/10.1016/j.nimb.2015.07.041.

N.A. Spooner, B.W. Smith, O.M. Williams, D.F. Creighton, I. McCulloch, P.G. Hunter, J.R. Prescott, Analysis of luminescence from common salt (NaCl) for application to retrospective dosimetry. Radiat. Meas. 46 (12), 1856 (2011); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2011.06.069.

C. Bernhardsson, M. Christiansson, S. Mattsson, C.L. Raaf, Household salt as a retrospective dosemeter using optically stimulated luminescence, Radiat Environ Biophys. 48, 21 (2009); https://doi.org/10.1007/s00411-008-0191-y.

M. Elashmawy, Study of constraints in using household NaCl salt for retrospective dosimetry, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 423 49 (2018); https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.03.016.

M.K. Muhamad Azim, S.F. Abdul Sani, E. Daar, M.U. Khandaker, K.S. Almugren, F. H. Alkallas, D.A. Bradley, Luminescence properties of natural dead sea salt pellet dosimetry upon thermal stimulation, Radiat. Phys. Chem., 176 108964 (2020); https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2020.108964.

G.S. Polymeris, G. Kitis, N.G. Kiyak, I. Sfamba, B. Subedi, V. Pagonis, Dissolution and subsequent recrystallization as zeroing mechanism, thermal properties and component resolved dose response of salt (NaCl) for retrospective dosimetry, Appl. Radiat. Isotopes, 69(9), 1255 (2011); https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2011.04.011.

H. Rendell, P. Worsley, F. Green, D. Parks, Thermoluminescence dating of the Chelford Interstadial, Earth and Planetary Science Letters, 103(1-4), 182 (1991); https://doi.org/10.1016/0012-821X(91)90159-F.

K. Bulcar, M. Oglakci, J. Hakami, M. Topaksu, N. Can, M.H. Alma, Kinetic parameters and anomalies in heating rate effects of the thermoluminescence from rock salt from Tuzluca in Turkey. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 523 8 (2022); https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.05.003.

KAR Khazal, C Riyadh, H Abul-Hail. Study of the possibility of using food salt as a gamma ray dosimeter. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 624: 708 (2010); https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.08.017.

NA Spooner, BW Smith, OM Williams, DF Creighton, I McCulloch, PG Hunter, DG Questiaux, JR Prescott. Analysis of luminescence from common salt (NaCl) for application to retrospective dosimetry Radiat. Meas.,; 46: 1856 (2011); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2011.06.069.

Y Rodrigues-Lazcano, V Correcher, J Garcia Guinea. Luminescence emission of natural NaCl Radiat. Phys. Chem., 81, 126 (2012); https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2011.07.012.

S Druzhyna, H Datz, YS Horowitz, L Oster, I Orion. Thermoluminescence characteristics of Israeli household salts for retrospective dosimetry in radiological events, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 377, 67 (2016); https://doi.org/10.1016/j.nimb.2016.04.024.

F Khamis, DE Arafah. Dead Sea salt as a thermoluminescent phosphor for beta irradiation dosimetry. Appl. Phys. A, 127, 539 (2021); https://doi.org/10.1007/s00339-021-04463-3.

M.J. Aitken, Thermoluminescence dating. Academic Press, 1985.

H. Aydın, & B. Aksel, Optical properties and rapid fading behavior of natural salt minerals in luminescence dosimetry. Radiation Measurements, 133, 106271 (2020).

I.K. Bailiff, Retrospective dosimetry: luminescence techniques for accident dosimetry. Journal of Radiological Protection, 28(2), 91 (2008).

H.Y. Göksu, et al. Luminescence dating of archaeological and geological samples. Radiation Measurements, 25(1-4), 79 (1995).

S. W. S. McKeever, Thermoluminescence dosimetry materials: characteristics and applications. Radiation Protection Dosimetry, 12(3-4), 129 (1985).

E.G. Yukihara, & S.W.S. McKeever, Luminescence dosimetry materials: Theory and applications. Cambridge University Press, 2011.

K.J. Thomsen, A.S. Murray, M. Jain, & L. Bøtter-Jensen, Laboratory fading rates of various feldspar samples measured using IRSL and pulsed OSL. Radiation Measurements, 43(9–10), 1474 (2008); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2008.06.002Get rights and content.

S.W.S. McKeever, Radiation dosimetry using thermally and optically stimulated luminescence. Radiation Protection Dosimetry, 100(1–4), 1 (2001).