Karakterisering van de intrinsieke hogedosisrespons van thermoluminiscentiedetectoren op basis van lithiumfluoride met toepassing op secundaire kosmische straling in atmosferische omstandigheden

Abstract

Lithiumfluoride thermoluminescente detectoren (LiF TLD's) worden vaak toegepast in metingen voor gemengde hoogenergetische stralingsvelden zoals de ruimte en hadrontherapie. De resultaten van deze metingen zijn echter lastig te interpreteren, omdat LiF TLD’s een verminderde efficiëntie hebben voor straling met hogere ionisatiedichtheid. Dit onderzoek modelleert de TLD-respons van zeven typen LiF TLD's voor secundaire kosmische straling in de aardatmosfeer op diverse hoogtes.

Op vliegniveau worden zes TLD-typen geanalyseerd, namelijk LiF:Mg,Ti (MTS) en LiF:Mg,Cu,P (MCP) met variërende Li-abundanties, terwijl op grondniveau MCP met natuurlijke Li-abundantie (MCP-N) wordt onderzocht. Eerst worden gloeicurven van MCP-N-, MTT-7- en MTS-N-detectoren na blootstelling aan Co-60-gammastraling geanalyseerd met GlowFit om de intrinsieke dosisresponsdata te verkrijgen, die vervolgens gebruikt worden voor de bepaling van relatieve luminescentie-efficiënties. EXPACS, een Exceltool gebaseerd op PHITS-Monte Carlo-stralingstransportsimulaties, voorspelt nadien de fluentie-energiespectra van secundaire kosmische straling op diverse hoogtes en datums. Via conversiefactoren voor fluentie naar geabsorbeerde dosis in LiF en relatieve luminescentie-efficiënties wordt tot slot de TLD-respons verkregen.

Op vlieghoogte komt 89% van de dosis van elektronen, positronen en protonen, terwijl muonen op grondniveau de grootste bijdrage leveren. Dit onderzoek bevestigt dat de respons van LiF-detectoren goed kan worden voorspeld via EXPACS.