辐照后硅掺杂羟基磷灰石顺磁性变化及其剂量学性能初步研究

目的通过分析辐照后硅掺杂羟基磷灰石(Si-HAP)的顺磁性变化,研究Si-HAP材料的剂量学特性,为新型电离辐射剂量测量材料研究提供参考。方法采用化学沉淀法合成Si-HAP样品,利用不同光子能量射线源照射,采用电子自旋共振(ESR)波谱技术分析辐射相关信号的变化。结果合成的样品为Si-HAP,硅元素以Si-O基团形式嵌入在羟基磷灰石(HAP)晶格中;辐照后样品产生多种顺磁性中心并对应多重ESR波谱成分,以两种主要ESR信号(S3和S4)变化为评价指标,在0~100 Gy范围内剂量响应呈线性(R=0.9999),剂量检测下限分别为0.8 Gy(S3)、0.3 Gy(S4);在67.45~621.07 cGy/min剂量率范围内,S3无明显剂量率依赖性(F=0.250,P>0.05),S4在低剂量率点响应偏低(F=6.525,P<0.05);S3在30 d内衰减约10%并趋于稳定,S4衰减约40%;辐射诱发信号响应在光子能量较高时变化不明显,光子能量降低时敏感度升高。结论辐照后Si-HAP具有明确的辐照敏感性和剂量相关性,具有进一步深入探索的价值和应用于电离辐射剂量测量方面的潜力。