The thermoluminescent phosphors of LiYSiO4 containing rare earth metal(La) dopants of 1 wt.%5 wt.% were prepared, and their TL characteristics have been investigated as a function of parameters such as the doping level and the heating rate. The grain size and cooling temperature of the highly sensitive LiYSiO4: La phosphors have been investigated. The glow curve of LiYSiO4: La has two peaks (P1, P2), and the peak height ratio of the two peaks is called P2/P1; here, the main peak is P2. Experimental results indicate that the peak height ratios of the glow curve for LiYSiO4: La are clearly correlated with the grain size and cooling temperature. The maximum P2/P1 ratio 3.25, the maximum sensitivity was observed for a grain size between 100-150 μm. The intensity of the TL peak of the phosphors was linearly proportion to the dose of X-rays.

Mg2SiO4 열형광체에 란탄계 금속 Tb, Tm, La, Ho, Dy 및 Nd를 활성체로 첨가하여 열형광체를 제작했으며, Peak shape법으로 활성화에너지를 계산한 결과 0.53-1.77eV였으며, 발광과정의 차수는 전부 2차였다. 저 에너지 X-선에 대해 매우 높은 감도를 나타내었으므로 방사선 센서 소자로 개발하기 위한 기초 자료가 될 것이다.

MgB4O7 열형광체의 활성체는 란탄계 금속인 Tb, Tm, Dy, La, Ho 및 Nd를 첨가하여 580˚C의 Ar 분위기에서 2시간동안 소결하여 제작하였다. 활성화에너지와 glow 곡선의 주 Peak의 세기는 peak shape법과 초기상승법의 두방법에 의해 결정했으며, 최적활성에너지는 0.76±0.02eV(Tm 첨가시), 0.94±0.03eV(Tm 첨가시) 및 0.72±0.02eV(Dy 첨가시)였다. 이들 열형광체들은 저 에너지 X-선에 대해 매우 높은 감도를 나타냈으므로 방사선 센서 소자로 개발하기 위한 기초자료가 될 것으로 생각된다.

본 연구는 방사선 치료 영역의 선량 측정을 위하여 상용화된 열형광선량계의 가열 온도에 따른 형광 곡선의 특성을 분석하였다. 본 연구에 사용된 열형광선량계는 LiF:Mg Ti, LiF:Mg Cu P, CaF2:Dy, CaF2:Mn(Thermo Fisher Scientific Inc., USA)이었다. 선원과 고체 팬텀 표면(RW3 slab, IBA Dosimetry, Germany)간 거리를 100cm로 하여 기준점 깊이에서 6MV, 15MV X선과 6MeV, 12MeV 전자선을 각각 100MU 조사하였다. 방사선 조사 후 열형광 판독기(Hashaw 3500, Thermo Fisher Scientific Inc., USA)를 사용하여 50°C에서 260°C까지 15°C/sec의 가온율로 가열하여 형광 곡선을 분석하였다. 트랩 준위에 포획된 전자가 정공과 결합하면서 빛을 방출하는 형광 피크(glow peak)는 2개 또는 3개의 피크가 나타났으며 방사선 조사 후 TLD의 온도를 일정하게 증가시켰을 때 최대 형광 피크를 나타내는 형광 온도의 경우 각각의 에너지에 따라 LiF:Mg·Ti 선량계는 185.5±1.3°C, LiF:Mg·Cu·P 선량계는 135.0±5.1°C, CaF2:Dy 선량계는 144.0±1.6°C, CaF2:Mn 선량계는 294.3±3.8°C 근처에서 최대 형광 피크를 각각 나타났다. 방사선조사 후 포획 전자의 형광 방출 확률은 가열 온도에 의존하게 되므로 방사선 치료 영역의 선량 측정에서 방사선 조사 후 열형광선량계에 일정한 가온율을 적용함으로써 고유한 물리적 특성에 따른 측정 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

Ca2SiO4를 모체로 한 열형광체에도 활성제로 La를 0.1 wt.%, 0.3 wt.%, 0.5 wt.%, 1.0 wt.%의 농도로 첨가하여 1000℃의 질소 분위기의 전기로에서 90분 동안 소결한 후 입자의 크기를 100 ㎛로 일정하게 선별한 후 측정에 사용하 였다. 저에너지 X-선을 조사한 후 측정한 경우 0.1 wt.%에서 상대적으로 열형광 강도가 크게 나타났다. peak shape 법으로 구한 활성화 에너지는 0.434 ～ 0.516 eV이며, 주파수 인자는 0.5 ～ 0.56으로 2차 발광이었다. 자외선을 조사 한 후 측정한 경우 0.3 wt.%에서 상대적인 열형광 강도가 크게 나타났고, 활성화 에너지는 0.415 ～ 0.477 eV이며, 주파수 인자는 0.5 ～ 0.53 으로 2차 발광이었다. 저에너지 방사선에 대한 방사선량과 열형광 강도는 선형적임을 나타 내어 열형광선량계로서 좋은 특성을 나타내고 있다. 본 연구에서 제작한 CaB4O7, Ca2SiO4 열형광체는 저에너지 영역의 방사선에 대하여 우수한 열형광 특성을 가짐을 알 수 있었고, 향후 선량계의 제작에 좋은 물질이 될 것으로 생각한다.