A new pellet-type thermoluminescent (TL) material (LiF:Mg,Cu,Si) has been developed in this study. The glow curve structures for LiF:Mg,Cu,Si TL detectors with various dopants concentrations were investigated that is essential in order to improve the glow curve structure and sensitivity of the TL detector. The dopants concentrations were varied over the following ranges: Mg (0-0.6 mol%), Cu (0-0.07 mol%) and Si (0-1.2 mol%). The intensity of the high-temperature peak tends to rise slightly with increasing Mg concentration, but decreasing with increasing Cu concentration. It was found that the optimum concentrations of the dopants in the LiF:Mg,Cu,Si TL material are Mg: 0.2 mol%, Cu: 0.05 mol% and Si: 0.9 mol%. It is worth mentioning that dual-step annealing is an effective method for this TL material in order to reduce the high-temperature peak of the glow curve which is the origin of the residual signal as well as to obtain a good glow curve structure and high sensitivity. The glow curve structure and sensitivity of LiF:Mg,Cu,Si TL detector remain stable when annealed in the range from 260℃ to 300℃ for 10 min. This implies that LiF:Mg,Cu,Si is less sensitive than LiF:Mg,Cu,P to annealing at certain temperature. The residual signal of this newly developed TL detector (LiF:Mg,Cu,Si) is significantly lower than GR-200A (Chinese pellet form, LiF:Mg,Cu,P) which is the leading LiF TL detector in recent days and KLT-300 (KAERI LiF TL detector doped with Mg, Cu, Na, Si). However, the sensitivity of this detector is about 70% of GR-200A, but it is still 20 times higher than that of TLD-100 by light integration. The energy response of LiF:Mg,Cu,Si TL detector is very similar with MCP-N (LiF:Mg,Cu,P). The dose response for this TL material (LiF:Mg,Cu,Si) is linear up to 10 Gy and a sub-linear response is observed for higher doses. The reusability of this newly developed TL detector sufficiently satisfied IEC standards. Detection threshold of LiF:Mg,Cu,Si TL material was investigated and found to be 930 nGy by Harshaw 4500 TLD reader.
LiF계열 열발광 물질은 여러가지 장점으로 인하여 방사선 도시메터리 영역에 널리 이용되어져 왔다.특히 Li:Mg,Cu,P 물질은 방사선에 대한 감도가 LiF:Mg,Ti물질에 비하여 30배 이상 높은 물질은 240도 이상의 온도에서 열처리하면 감도가 급속히 감소하는 특성과 비교적 높은 잔류선량을 가지는 두가지 주요한 단점을 가지고 있다. 최근 한국 원자력 연구소 에서는 이러한 단점을 보완하기 위한 연구를 수행하여 LiF:Mg,Cu,Na,Si물질을 개발하였고, 미물질은 상대적으로 낮은 잔류선량을 가지는 것으로 평가 되었으나 큰 차이를 보이지 못하였다.
본 연구에서는 새롭게 개발된 LiF:Mg,Cu,Na,Si 물질은 이전 물질에 비하여 현저하게 낮은 전류선량을 가지고 또한 높은 열적 안정성을 가지는 것으로 평가 되었다. 본 논문에서는 이물질의 제조 과정과 일부선량계적 특성을 제시 하였다.제조 과정의 마지막 단계에서는 2단계의 열처리 기법을 도입하였으며 이는 잔류선량의 주 원천인 고온영역의 발광 강도를 줄이는 매우 효과적인 기법으로 확인되었다. 이물질의 방사선에 대한 감도는 TLD-100의 약 20배로 측정되었으며 잔류선량은 약 0.04%로 나타났다.
