Nhiet phat quang

BÁO CÁO MÔN HỌC
NHIỆT PHÁT QUANG
GVHD môn học: TS Nguyễn Mạnh Sơn
Học viên: Thái Ngọc Ánh
Chuyên ngành: Quang – Quang phổ
Khoá học 2005 - 2008
Thời gian báo cáo: 30 phút
Các nội dung báo cáo
1. Lý do chọn đề tài
2. Lý thuyết cơ sở của TL
2.1 Mô hình một tâm một bẫy
2.2 Quá trình động học bậc một – sự tái bắt yếu
2.3 Quá trình động học bậc hai – sự tái bắt mạnh
2.4 Quá trình động học tổng quát
3. Kỹ thuật thực nghiệm nghiên cứu hiện tượng TL
3.1 Phương pháp đo TL tính phân–Đường Glow curve
3.2 Phương pháp đo phổ TL
3.3 Phương pháp đo đường TL đơn sắc
1. Lý do chọn đề tài
Định nghĩa Nhiệt phát quang ( TL – Thermoluminescence)
Đầu tiên được phát hiện do vào năm 1663 do Robert Boyle tiến hành đối với kim cương
Năm 1895, lần đầu tiên Wiedemann và Schmidt ghi nhận TL của nhiều vật lệu sau khi chiếu xạ tia X.
Từ đó TL được không ngừng phát triển và có nhiều ứng dụng trong việc xác định khuyết tật, đo liều bức xạ , xác định tuổi của khoáng vật và cổ vật.
Các tính chất của TL
Vật liệu TL phải là chất điện môi hoặc bán dẫn. Các kim loại hoặc vật liệu dẫn điện đều không cho hiện tượng TL.
Vật liệu phải hấp thụ năng lượng bức xạ ion hoá trong quá trình chiếu xạ.
Sự phát quang chỉ xảy ra khi vật liệu được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ vật được chiếu xạ, vì vậy hiện tượng TL còn gọi là hiện tượng TSL.
2. Lý thuyết cơ sở của TL
2.1 Mô hình một tâm một bẫy

Vùng dẫn
Vùng hoá trị






Chiếu xạ






Đốt nóng
Bức xạ
a) Quá trình chiếu xạ
b) Quá trình đốt nóng
Hình 1 Mô hình đơn giản quá trình nhiệt phát quang
: Lỗ trống : Điện tử
T
E
R
E
T
R
Mô hình một tâm một bẫy
Hình 2: Các chuyển dời được phép của mô hình một tâm một bẫy.
E: Độ sâu bẫy
N: Mật độ bẫy
n: mật độ điện tử trên bẫy
An tiết diện tái bắt điện tử hiệu dụng
m: mật độ lỗ trống trên tâm tái hợp
Amn tiết diện tái hợp hiệu dụng
Biểu thức trên gọi là biểu thức TL tổng quát (General one trap – GOT) cho bức xạ nhiệt phát quang
2.2 Quá trình động học bậc một - sự tái bắt yếu
Năm 1945 Randall và Wilkins, đã đưa ra giả thuyết:
mAmn >> (N-n)An
Lúc đó (*) trở thành





n0 là mật độ điện tử tại thời điểm t = 0
Hinh 3: Cường độ TL bậc một thay đổi theo nhiệt độ đối với:
(a) khi n0 thay đổi
(b): Khi độ sâu bẫy E thay đổi
(c) Khi tốc độ gia nhiệt  thay đổi.

2.3 Quá trình động học bậc hai-sự tái bắt mạnh
Năm 1948, Garlick và Gibson đưa ra giả thiết:
mAmn << (N-n)An. Lưu ý rằng, N >> n và n=m

Hình 4: Cường độ TL bậc hai thay đổi theo nhiệt độ trong các trường hợp
a:n0 thay đổi
b Độ sâu bẫy E thay đổi
c: tốc độ gia nhiệt thay đổi
2.4. Quá trình động học tổng quát
Áp dụng cho trường hợp quá trình tái bắt và tái hợp cạnh tranh nhau, không có quá trình nào ưu tiên cả.
May và Partridge và sau đó là Rasheedy đề nghị viết lại phương trình (*) dưới dạng biểu thức kinh nghiệm như sau

Hinh 5: Các đỉnh TL động học với các bậc khác nhau.
Với n0 = N = 1,  = 1K/s và E = 1eV
b=1: Đỉnh động học bậc 1
b=2: Đỉnh động học bậc 2
b=1.3 và 1.6 là các bậc động học trung gian
3. Kỹ thuật thực nghiệm nghiên cứu hiện tượng nhiệt phát quang
3.1 Phương pháp đo nhiệt phát quang tích phân – TL intergral glow curve
I: Mẫu và giá mẫu II: Bộ biến đổi quang điện III: Nguồn nuôi
IV: Khuếch đại tín hiệu V: Nhiệt kế và hệ điều chỉnh nhiệt VI: Xử lý, chỉ thị
VII: Kính lọc hồng ngoại

3.2 Phương pháp đo phổ nhiệt phát quang - TL spectra
1: Lò nung 2: Mẫu 3: Máy đơn sắc 4: PTM
5: Khuếch đại 6: Ghi và chỉ thị 7: Nhiệt kế
8: Hệ thấu kính
9: Điều biến