4. Ergebnisse
4.1 Initialisierung
4.1.1.2 Material GR-200 (Gruppe 2)
Nach dem ersten Auslesedurchgang wies Gruppe 2 einen Mittelwert der Ladungen in Höhe von 62,8 nC auf.
Während der ersten sieben Messdurchgänge ging dieser Mittelwert von 1,28 nC nach dem zweiten Messdurchgang auf 0,25 nC nach dem siebten Messdurchgang zurück. Vom siebten bis zum fünfzigsten Messdurchgang konnte kaum noch ein Unterschied in der Größe der Messwerte festgestellt werden. Mittelt man den Gruppendurchschnitt der TLD jeweils über 10 Messdurchgänge, so kommt man zu den in Tab. 21 dargestellten Ergebnissen. Wie auch in Kap. 4.1.1.1 sind die Werte zur besseren Vergleichbarkeit ohne den ersten Messdurchgang dargestellt. Der Messwert der ersten Messung ist in Tab. 21 getrennt angegeben.
Tab. 21: Initialisierung von 10 TLDs des Materials GR-200 im Reader. Angegeben ist jeweils der über zehn Messdurchgänge berechnete Mittelwert der Gruppe.
Messdurchgang Mittelwert der Ladung [nC]
1. 62,8 ± 3,2
2. – 10. 0,44 ± 0,34
11. – 20. 0,27 ± 0,01
21. – 30. 0,25 ± 0,02
31. – 40. 0,26 ± 0,01
41. – 50. 0,24 ± 0,01
Betrachtet man die einzelnen TLD der Gruppe, so zeigt sich, dass ab dem siebten Messdurchgang alle TLD konstante Messwerte mit einer Ladungsmenge unter 0,4 nC liefern (s. Abb. 24). TLD 103 erreichte mit Werten von unter 0,2 nC die niedrigsten Messwerte, während TLD 108 Werte bis zu 0,35 nC lieferte. Die übrigen TLD der Gruppe liegen in Bereichen zwischen den Werten dieser beiden TLD. Die einzelnen TLD zeigen insgesamt konstante Messergebnisse mit geringen Standardabweichungen.
Abb. 24: Verlauf der Initialisierung von 10 TLDs (GR-200) im Reader. Die Ergebnisse des ersten Messdurchgangs wurden nicht dargestellt.
4.1.2 Initialisierung im Temperofen 4.1.2.1 Material MCP-100D (Gruppe 3)
Der Mittelwert der gemessenen Ladungen der TLD dieser Gruppe war mit 21,6 nC nach dem ersten Auslesen ähnlich hoch wie der Mittelwert der im Reader initialisierten TLD der Gruppe 1 (s. Kap. 4.1.1.1). Nach den ersten beiden Annealingdurchgängen im Temperofen wurde ein Mittelwert der Gruppe von 0,29 nC erreicht. Nach den restlichen Annealingdurchgängen im Temperofen wurde ein weiterer Rückgang der Messwerte
0 0,5 1 1,5 2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Messdurchgang
Ladungsmenge [nC]
P101 P102 P103 P104 P105 P106 P107 P108 P109 P110
beobachtet. Nach dem 10. Annealingdurchang (6. Messdurchgang) wurde ein Mittelwert der Gruppe von 0,19 nC erreicht, welcher um fast 50 % niedriger als der niedrigste Wert aus Gruppe 1 ist. Die Zahlenwerte können aus Tab. 22 entnommen werden.
Tab. 22: Initialisierung von 10 TLDs des Materials MCP-100D im Temperofen. Angegeben ist jeweils der über zehn Messdurchgänge berechnete Mittelwert der Gruppe.
Messdurchgang Einbezogene Annealingdurchgänge Mittelwert der Ladung [nC]
1. Keine 21,6 ± 1,2
2. 1 und 2 0,28 ± 0,09
3. 3 und 4 0,24 ± 0,06
4. 5 und 6 0,20 ± 0,05
5. 7 und 8 0,19 ± 0,05
6. 9 und 10 0,19 ± 0,04
Die Messwerte der einzelnen TLD der Gruppe lagen nach dem sechsten Messdurchgang zwischen 0,13 und 0,20 nC (s. Abb. 25). Lediglich das TLD auf Position eins (TLD 111) lag mit einem Messwert von 0,27 nC deutlich über den Werten der anderen TLD. Insgesamt kam es mit einer zunehmenden Anzahl von Messdurchgängen zu einer Annährung der Messwerte der einzelnen TLD.
Abb. 25: Initialisierung von 10 TLDs (MCP-100D) im Temperofen. Die Ergebnisse des ersten Messdurchgangs wurden nicht dargestellt.
4.1.2.2 Material GR-200 (Gruppe 4)
Der Mittelwert der Ladungen des ersten Messdurchgangs dieser Gruppe liegt bei 58,1 nC, der des zweiten Messdurchgangs nur noch bei 0,15 nC. Nach dem letzten Messdurchgang wurde ebenfalls ein Wert von 0,15 nC gemessen. Die Ergebnisse dieser und weiterer Messdurchgänge sind in Tab. 23 zusammengefasst.
Tab. 23: Initialisierung von 10 TLDs des Materials GR-200 im Temperofen. Angegeben ist jeweils der über zehn Messdurchgänge berechnete Mittelwert der Gruppe.
Messdurchgang Einbezogene Annealingdurchgänge Mittelwert der Ladung [nC]
1. Keine 58,1 ± 4,3
2. 1 und 2 0,15 ± 0,03
3. 3 und 4 0,16 ± 0,03
4. 5 und 6 0,15 ± 0,03
5. 7 und 8 0,14 ± 0,03
6. 9 und 10 0,15 ± 0,03
0 0,2 0,4 0,6
0 1 2 3 4 5 6 7
Messdurchgang
Landungsmenge [nC]
P111 P112 P113 P114 P115 P116 P117 P118 P119 P120
Die TLD der Gruppe liegen zwischen dem 2. und 6. Messdurchgang alle im Bereich von 0,10 bis 0,21 nC. Die Messwerte der einzelnen TLDs schwanken über die Messdurchgänge hinweg ebenfalls innerhalb dieses Bereichs (s. Abb. 26). Die Werte für den ersten Messdurchgang sind in Abb. 26 nicht einbezogen worden, da sie sich außerhalb des dargestellten Bereichs befinden.
Abb. 26: Initialisierung von 10 TLDs (GR-200) im Temperofen. Die Ergebnisse des ersten Messdurchgangs wurden nicht dargestellt.
4.2 Ergebnisse der Untersuchungen zur unteren Nachweisgrenze
Die Bestimmung der unteren Nachweisgrenze erfolgte entsprechend Kap. 3.2.2. Die zur Berechnung verwendeten Messwerte und Kalibrierfaktoren sind im Anhang angegeben (s.
Kap. 8.3).
0 0,2 0,4 0,6
0 1 2 3 4 5 6 7
Messdurchgang
Ladungsmenge [nC]
P111 P112 P113 P114 P115 P116 P117 P118 P119 P120
4.2.6 Untere Nachweisgrenze nach verschiedenen Initialisierungsverfahren
Nach jedem Initialisierungsverfahren (s. Kap.4.1) wurde die untere Nachweisgrenze der einzelnen TLD bestimmt (s. Kap. 2.1.6). In Tab. 24 ist jeweils die niedrigste und die höchste untere Nachweisgrenze angegeben, die innerhalb der Gruppe gemessen wurde. Außerdem sind für jede Gruppe die mittlere untere Nachweisgrenze und die Standardabweichung aufgeführt. Zusätzlich wurden der Mittelwert und das Maximum der unteren Nachweisgrenze ohne Einbeziehung des auf Position 1 befindlichen TLDs berechnet, da dessen Messergebnisse deutlich von den übrigen TLDs der Gruppe abwichen. In einer zusätzlichen Messreihe wurde der Einfluss der Messposition auf die gemessene Ladungsmenge der TLD untersucht. Es wurden die auf Position eins und zwei befindlichen TLD getauscht und die Messungen zur unteren Nachweisgrenze wiederholt. Hierbei konnte festgestellt werden, dass die Position der TLD auf der Auslesescheibe keinen Einfluss auf die erzielten Ergebnisse hat.
Die hohen Ladungsmengen des TLD auf Position 1 sind daher als zufälliger Befund anzusehen. Bei der Gruppe 1 wurden das auf Position 1 und das auf Position 7 befindliche TLD nicht in die Berechnungen einbezogen.
Tab. 24: Vergleich der unteren Nachweisgrenzen von TLDs der Materialien GR-200 und MCP-100D nach verschiedenen Initialisierungsverfahren. genannten Parametern, jedoch ohne Annealing im Reader
3 Bei den in Klammern gesetzten Werten wurden die Messergebnisse des auf Position 1 befindlichen TLDs nicht einbezogen.
4.2.7 Variation der Parameter Readout- und Annealingtemperatur
Für die folgenden Untersuchungen (s. Kap. 3.2.2.1 und Kap. 3.2.2.2) wurden nur die TLD benutzt, die zuvor im Temperofen initialisiert wurden. Es handelte sich beim Material MCP-100D um die zuvor als Gruppe 3 bezeichneten TLD. Beim Material GR-200 wurden die TLD der Gruppe 4 verwendet.
4.2.7.1 TLD vom Typ MCP-100D
Die TLD wiesen bei einer gleich bleibenden Readouttemperatur von 260 °C und unterschiedlichen Annealingtemperaturen verschieden hohe untere Nachweisgrenzen auf. Bei einem Annealing mit 240 oder 250 °C wurden im Gruppendurchschnitt wesentlich niedrigere untere Nachweisgrenzen erzielt als bei einem Annealing mit 230 oder 260 °C. Die niedrigste untere Nachweisgrenze wurde bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 240 °C gemessen. Die Zahlenwerte der Gruppe können aus Tab. 25 entnommen werden.
Tab. 25: Untere Nachweisgrenzen der TLDs vom Typ MCP-100D bei Variation der Readout- und Annealingtemperaturen.
Annealing-temperatur [°C]
Readout-temperatur [°C]
Untere Nachweisgrenze [µSv]
Minimum Mittelwert Maximum
230 260 0,91 1,5 ± 0,4 2,2
240 260 0,60 1,0 ± 0,4 1,9
250 260 0,53 1,0 ± 0,3 1,4
260 260 0,75 2,0 ± 0,8 3,2
230 230 0,53 0,79 ± 0,18 1,1
240 240 0,47 0,68 ± 0,17 0,9
250 250 0,53 1,0 ± 0,4 1,9
Die Glühkurvenstruktur zeigte eine Abhängigkeit von der Annealingtemperatur. Je höher die Annealingtemperatur war, desto kleiner war das Maximum der Glühkurve (s. Abb. 27).
Lediglich ein Annealing bei 230 °C führte zu einer Glühkurve mit einem geringeren Maximum als bei höheren Temperaturen.
Auch die Readouttemperatur hatte Einfluss auf die Glühkurvenstruktur. Bei einer gleich bleibenden Annealingtemperatur von 240 °C war der Maximalwert bei einer Readouttemperatur von 240 °C höher als bei einer Readouttemperatur von 260 °C. Das Maximum der Glühkurve wurde bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 240 °C erreicht. Das niedrigste Glühkurvenmaximum trat bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 260 °C auf. Zwischen diesen beiden Werten lag eine Differenz von ca. 30 %. Bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 240 °C wurde das Maximum der Glühkurve bei einer Temperatur von 236 °C erreicht.
Tab. 26: Glühkurvenparameter des Materials MCP-100D bei Verwendung unterschiedlicher Annealing- und Readoutparameter.
Insgesamt war bei höheren Annealingtemperaturen eine Verschiebung der Glühkurve nach rechts zu beobachten (s. Abb. 27). Während bei einer Annealingtemperatur von 240 °C das Glühkurvenmaximum bei Kanal 82 erreicht wurde, war dies bei einer Annealingtemperatur von 260 °C erst bei Kanal 86 der Fall (s. Tab. 26). Nicht nur der Zeitpunkt des Erreichens des Glühkurvenmaximums war nach rechts verschoben, sondern die gesamte Glühkurve.
Wie oben erläutert, wurde die niedrigste untere Nachweisgrenze bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 240 °C gemessen. Bei diesen Parametern wurde das Glühkurvenmaximum zu einem früheren Zeitpunkt erreicht als bei den meisten anderen Annealing- und Readouttemperaturen. Bei diesen Parametern wurden die höchsten
Ladungswerte für das Glühkurvenmaximum erzielt. Ein Annealing und Readout bei 230 °C führte zu sehr niedrigen Glühkurvenmaxima, welche zu einem früheren Zeitpunkt (entsprechend niedrigeren Kanalnummern) gemessen wurden. Wurde das Readout bei 260 °C durchgeführt, kam es zu einem deutlich späteren Eintreten des Glühkurvenmaximums.
Abb. 27: Vergleich der Glühkurven von MCP-100D bei Anwendung unterschiedlicher Readout- und Annealingparameter (A = Annealingtemperatur [°C], R = Readouttemperatur [°C], TP = Temperaturprofil). Um eine bessere Darstellung zu erreichen, wurden nur die Kanäle 30 bis 120 in die Grafik einbezogen.
In Tab. 27 sind die Halbwertsbreiten der in Abb. 27 dargestellten Funktionen angegeben. Die verwendeten Annealing- und Readoutparameter hatten nahezu keinen Einfluss auf die Halbwertsbreite der Glühkurven.
Tab. 27: Halbwertsbreiten der Glühkurven in Abb. 27 bei verschiedenen Annealing- und Readouttemperaturen.
Annealingtemperatur [°C] Readouttemperatur [°C] Halbwertsbreite [Kanäle]
230 260 21
240 260 22
250 260 22
260 260 22
230 230 23
240 240 21
250 240 21
4.2.7.2 TLD vom Typ GR-200
Bei einer Readouttemperatur von 260 °C wurde im Gruppendurchschnitt die niedrigste untere Nachweisgrenze bei einer Annealingtemperatur von 240 °C erzielt (s. Tab. 28). Ein Annealing bei 260 °C hatte die höchste untere Nachweisgrenze zur Folge. Insgesamt lagen die unteren Nachweisgrenzen der einzelnen TLD bei dieser Temperatur dicht beieinander. Die größte Standardabweichung innerhalb der Gruppe trat bei einer Annealingtemperatur von 250
°C auf.
Tab. 28: Untere Nachweisgrenzen der TLDs vom Typ GR-200 bei Variation der Readout- und Annealingparameter.
Annealing-temperatur [°C]
Readout-temperatur [°C]
Untere Nachweisgrenze [µSv]
Minimum Mittelwert Maximum
230 260 0,16 0,34 ± 0,15 0,65
240 260 0,20 0,30 ± 0,09 0,49
250 260 0,21 0,42 ± 0,16 0,72
260 260 0,38 0,45 ± 0,10 0,64
230 230 0,20 0,32 ± 0,10 0,47
240 240 0,21 0,38 ± 0,08 0,58
250 250 0,24 0,34 ± 0,10 0,49
Eine niedrige untere Nachweisgrenze wurde auch bei Anwendung von Annealing- oder Readouttemperaturen von 230 °C gemessen. Gute Ergebnisse lieferte eine Readout- und Annealingtemperatur von 250 °C. Insbesondere fällt hier auf, dass die unteren Nachweisgrenzen der TLD innerhalb der Gruppe sehr dicht beieinander liegen. Auch beim Material GR-200 wurde die Glühkurve mit zunehmender Annealing- und Readouttemperatur nach rechts verschoben (s. Abb. 28). Während bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 230 °C das Maximum der Glühkurve bei Kanal 82 erreicht wurde (s. Tab. 29), war dies bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 260 °C erst bei Kanal 98 der Fall. Es war nicht nur die Position des Maximums verschoben, sondern die ganze Glühkurve.
Tab. 29: Glühkurvenparameter des Materials GR-200 bei Verwendung unterschiedlicher Annealing- und Readouttemperaturen.
Annealing-temperatur [°C]
Readout-temperatur [°C]
Glühkurvenmaximum Messwert
[nC]
Readouttemperatur [°C]
Zeitpunkt
[Nummer des Kanals]
230 260 2,17 253 92
240 260 2,39 254 94
250 260 2,55 255 95
260 260 2,64 259 98
230 230 1,17 232 82
240 240 1,96 243 88
250 250 2,25 252 94
Die Höhe der Glühkurve stieg mit zunehmender Annealingtemperatur an. Der Hauptpeak wies höhere Ladungsmengen auf als bei niedrigeren Annealingtemperaturen.
Je höher die angewendete Readouttemperatur war, desto größer war das Maximum der Glühkurve (s. Abb. 25). Das höchste Glühkurvenmaximum wurde bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 260 °C erreicht, das Geringste bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 230 °C. Höhere Annealingtemperaturen führten zu höheren Glühkurvenmaxima beim Readout.
Abb. 28: Vergleich der Glühkurven von GR-200 bei Anwendung unterschiedlicher Readout- und Annealingparameter (A = Annealingtemperatur [°C], R = Readouttemperatur [°C], TP = Temperaturprofil). Um eine bessere Darstellung zu erreichen, wurden nur die Kanäle 20 bis 140 in die Grafik einbezogen.
Wie auch beim Material MCP-100D zeigten die Halbwertsbreiten der in Abb. 28 dargestellten Glühkurven bei den verwendeten Readout- und Annealingparametern nur eine geringe Abhängigkeit von der angewendeten Temperatur. Bei einer Annealing- und Readouttemperatur von 240 °C ergab sich eine etwas größere Halbwertsbreite. Deutlich größer war die Halbwertsbreite bei einer Readout- und Annealingtemperatur von 230 °C. Die Halbwertsbreiten aller untersuchten Annealing- und Readouttemperaturen enthält Tab. 30.
0
A250 / R250 Heizkurve A230 / R260 Heizkurve A240 / R260 Heizkurve A250 / R260 Heizkurve A260 / R260 Heizkurve A230 / R230 Heizkurve A240 / R240 Heizkurve A250 / R250
A230 / R260 A240 / R240 TP A260 / R260
A250 / R250 Heizkurve A230 / R260 Heizkurve A240 / R260 Heizkurve A250 / R260 Heizkurve A260 / R260 Heizkurve A230 / R230 Heizkurve A240 / R240 Heizkurve A250 / R250
A230 / R260 A240 / R240 TP A260 / R260
Tab. 30: Halbwertsbreiten der Glühkurven in Abb. 28 bei verschiedenen Annealing- und Readouttemperaturen.
Annealingtemperatur [°C] Readouttemperatur [°C] Halbwertsbreite [Kanäle]
230 260 23
240 260 23
250 260 22
260 260 22
230 230 48
240 240 27
250 240 22
4.2.8 Einfluss der Readout- und Annealingparameter auf das Ansprechvermögen
4.2.8.1 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material MCP-100D
Der Einfluss der Readout- und Annealingtemperatur auf das Ansprechvermögen der TLD vom Typ MCP-100D ist in Abb. 29 dargestellt. Bei einer Readouttemperatur von 260 °C kommt es ab einer Annealingtemperatur von 240 °C mit zunehmender Annealingtemperatur zu einer leichten Abnahme des Ansprechvermögens. Bei gleichen Readout- und Annealingtemperaturen konnte kein signifikanter Einfluss auf das Ansprechvermögen ermittelt werden. Temperaturen von 230 °C führten zu niedrigeren Ansprechvermögen als Temperaturen von 240 oder 250 °C.
Abb. 29: Abhängigkeit des Ansprechvermögens von MCP-100D von der verwendeten Annealing- (A) und Readouttemperatur (R).
4.2.8.2 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material GR-200
Bei den TLD vom Typ GR-200 ist die Abhängigkeit des Ansprechvermögens von der Readout- und Annealingtemperatur nur schwach ausgeprägt (s. Abb. 30). Tendenziell ist bei steigenden Temperaturen eine Abnahme des Ansprechvermögens erkennbar. Das niedrigste Ansprechvermögen ergab sich bei einer Annealingtemperatur von 230 °C und einer Readouttemperatur von 260 °C.
0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 0,150
0 8
Ansprechvermögen [nC/mSv]
Annealing- (A) und Readouttemperatur (R) in °C
Abb. 30: Abhängigkeit des Ansprechvermögens von GR-200 von der verwendeten Annealing- (A) und Readouttemperatur (R).
4.2.9 Einfluss des Parameters Heizrate
4.2.9.1 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material MCP-100D
Wie Abb. 31 verdeutlicht, hatte die Heizrate Einfluss auf Form und Höhe der Glühkurven.
Mit zunehmender Heizrate nahm das Maximum der in Abb. 31 dargestellten Glühkurven zu.
Die gesamte Glühkurve war nach links verschoben und schmaler als die Glühkurven bei niedrigeren Heizraten. Vergleicht man die Halbwertsbreiten der in Abb. 31 dargestellten Glühkurven, so ergeben sich die in Tab. 31 angegebenen Werte. Die Halbwertsbreite nahm mit zunehmender Heizrate ab. Betrug die Halbwertsbreite bei einer Heizrate von 6 K/s noch 33 Kanäle, so umfasste sie bei 20 K/s nur noch 11 Kanäle.
0,000 0,030 0,060 0,090 0,120 0,150
Ansprechvermögen [nC/mSv]
Annealing- (A) und Readouttemperatur (R) in °C
Abb. 31: Vergleich der Glühkurven des Materials MCP-100D bei Anwendung verschiedener Heizraten. Die Readouttemperatur betrug jeweils 250 °C. Die Werte wurden jeweils aus den Messwerten der 10 TLDs der Gruppe 3 gemittelt.
Das Glühkurvenmaximum in Abb. 31 nahm bei höheren Heizraten zu und wurde bei höheren Readouttemperaturen gemessen. Zudem wurde die Readouttemperatur bei höheren Heizraten zu einem früheren Zeitpunkt erreicht (s. Tab. 31). Auch die gesamte emittierte Lichtmenge, d.h. die Fläche unter der Glühkurve, nahm zu. Bei höheren Heizraten wurden größere Ladungsmengen erzielt als bei niedrigeren Heizraten.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8
0 50 100 150 200
Kanal [Nummer]
Ladungsmenge pro Kanal [nC]
0 50 100 150 200 250 300
Temperatur [°C]
Heizrate 6 K/s Heizrate 10 K/s Heizrate 20 K/s Temperaturprofil 6 K/s Temperaturprofil 10 K/s Temperaturprofil 20 K/s
Tab. 31: Einfluss der Heizrate auf die Glühkurvenparameter des Materials MCP-100D. Annealing und Readout fanden bei 250 °C statt. Die Werte wurden aus den Messwerten der 10 TLDs der Gruppe 3 gemittelt.
Eigenschaften der in Abb. 31 dargestellten Glühkurven Heizrate
[K/s]
Maximum der Glühkurve [nC]
Readout-temperatur bei Maximum [°C]
Kanal-nummer bei Maximum
Fläche unter der Kurve [nC]
Halbwerts-breite [Kanäle]
6 0,46 235 125 18,6 33
10 0,81 243 82 21,7 21
20 1,54 252 47 22,7 11
Die mittlere untere Nachweisgrenze war bei höheren Heizraten geringfügig niedriger (s. Tab.
32). Bei einer Heizrate von 20 K/s war zudem die Spannweite der unteren Nachweisgrenzen innerhalb der Gruppe am geringsten.
Tab. 32: Vergleich der unteren Nachweisgrenzen des Materials MCP-100D bei Anwendung verschiedener Heizraten.
Annealing und Readout fanden bei 250 °C statt.
Untere Nachweisgrenze [µSv]
Heizrate [K/s] Minimum Mittelwert Maximum
6 0,69 1,1 ± 0,3 1,6
10 0,53 1,0 ± 0,4 1,9
20 0,79 1,0 ± 0,2 1,4
In Abb. 32 ist die Stabilität des Ansprechvermögens von MCP-100D über mehrere Readoutdurchgänge bei verschiedenen Heizraten dargestellt.
Abb. 32: Einfluss des Readoutdurchgangs auf das relative Ansprechvermögen von MCP-100D bei Verwendung verschiedener Heizraten. Der erste Messdurchgang (Wert = 1) bei der jeweiligen Heizrate wurde als Bezug für die folgenden Messdurchgänge verwendet. Zur besseren Veranschaulichung wurden Ausgleichsgeraden eingezeichnet.
4.2.9.2 Ergebnisse der Untersuchungen zum Material GR-200
Das Maximum der Glühkurve nahm mit steigenden Heizraten zu (s. Tab. 33). Auch die gesamte emittierte Lichtmenge war bei höheren Heizraten größer. Je höher die Heizrate war, desto früher kam es zum Erreichen des Glühkurvenmaximums. Während das Glühkurvenmaximum bei einer Heizrate von 6 K/s bei Kanalnummer 137 erreicht wurde, war dies bei einer Heizrate von 20 K/s schon bei Kanalnummer 57 der Fall (s. Tab. 33).
0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 1,01 1,02
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Messung [Nummer]
Relatives Ansprechvermögen
Heizrate 6 K / s Heizrate 10 K / s Heizrate 20 K / s Linear (Heizrate 6 K / s) Linear (Heizrate 20 K / s) Linear (Heizrate 10 K / s)
Tab. 33: Einfluss der Heizrate auf die Glühkurvenparameter des Materials GR-200. Annealing und Readout fanden bei 250
°C statt. Die Werte wurden aus den Messwerten der 10 TLDs der Gruppe 4 gemittelt.
Eigenschaften der in Abb. 9 dargestellten Glühkurven Heizrate
[K/s]
Maximum der Glühkurve [nC]
Readout-temperatur bei Maximum [°C]
Kanalnummer bei Maximum
Fläche unter der Kurve [nC]
Halbwerts-breite [Kanäle]
6 1,35 243 °C 137 65,0 37
10 2,29 252 °C 92 69,4 22
20 2,57 252 °C 57 70,6 21
Die in Tab. 33 angegebenen Ergebnisse spiegeln sich in Abb. 33 wieder. Auch hier ist erkennbar, dass das Glühkurvenmaximum bei höheren Heizraten größer war und zu einem früheren Zeitpunkt erreicht wurde. Die Glühkurve verschob sich mit höheren Heizraten nach links, wurde also insgesamt bei niedrigeren Kanalnummern gemessen. Die Glühkurve bei 6 K/s war deutlich breiter (s. Halbwertsbreiten in Tab. 14). Die Halbwertsbreite betrug bei dieser Heizrate 37 Kanäle, während sie bei den anderen beiden Heizraten bei nur 21 bis 22 Kanälen lag.
Abb. 33: Vergleich der Glühkurven des Materials GR-200 bei Anwendung verschiedener Heizraten. Die Readouttemperatur betrug jeweils 250 °C. Die Werte wurden aus den Messwerten der 10 TLDs der Gruppe 4 gemittelt.
In Tab. 34 sind die unteren Nachweisgrenzen der TLDs im Gruppendurchschnitt bei verschiedenen Heizraten angegeben. Die unteren Nachweisgrenzen einschließlich Standardabweichung lagen für alle Heizraten ungefähr im gleichen Bereich.
Tab. 34: Vergleich der unteren Nachweisgrenzen des Materials GR-200 bei Anwendung verschiedener Heizraten. Annealing und Readout fanden bei 250 °C statt.
Untere Nachweisgrenze [µSv]
Heizrate [K/s] Minimum Mittelwert Maximum
6 0,20 0,35 ± 0,13 0,58
10 0,24 0,34 ± 0,08 0,49
20 0,17 0,36 ± 0,12 0,53
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0 50 100 150 200
Kanal [Nummer]
Ladungsmenge pro Kanal [nC]
0 50 100 150 200 250 300
Temperatur [°C]
Heizrate 6 K/s Heizrate 10 K/s Heizrate 20 K/s Temperaturprofil 6 K / s Temperaturprofil 10 K / s Temperaturprofil 20 K / s
In Abb. 34 ist die Stabilität des Ansprechvermögens von GR-200 über mehrere Readoutdurchgänge bei verschiedenen Heizraten dargestellt.
Abb. 34: Einfluss des Readoutdurchgangs auf das relative Ansprechvermögen von GR-200 bei Verwendung verschiedener Heizraten. Der erste Messdurchgang (Wert = 1) bei der jeweiligen Heizrate wurde als Bezug für die folgenden Messdurchgänge verwendet. Zur besseren Veranschaulichung wurden Ausgleichsgeraden eingezeichnet.
4.3 Überprüfung der Auswirkungen des Annealings 4.3.1 TLD vom Typ MCP-100D
Um den Einfluss der Annealing- und Readoutparameter auf das Restsignal der TLD zu untersuchen, wurde die in Kap. 3.2.3 beschriebene Messreihe durchgeführt. Die ermittelten Messwerte dieser Messreihe sind im Anhang tabellarisch aufgeführt (s. Kap. 8.4.1).
0,96 0,97 0,98 0,99 1 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Messung [Nummer]
Relatives Ansprechvermögen
Heizrate 6 K / s Heizrate 10 K / s Heizrate 20 K / s Linear (Heizrate 6 K / s) Linear (Heizrate 20 K / s) Linear (Heizrate 10 K / s)
In Abb. 35 sind die Messwerte der einzelnen Gruppen in Abhängigkeit vom Messdurchgang dargestellt. Bei allen Messungen wurde die Voranzeige der TLD von den Messwerten abgezogen. Der Messwert der Messung ohne Annealing ist nach dem 2. Messdurchgang um 40 bis 70 % höher als die übrigen Werte. Auch nach dem siebenten Messdurchgang lag dieser Wert noch oberhalb der übrigen Werte, die sich einander angeglichen haben. Die TLD, die eine vier Mal höhere Dosis (2516 µSv) als die anderen TLD erhielten, zeigen bei gleichen Annealing- und Readoutparametern dieselbe Abnahme des Restsignals, wie die TLD-Gruppe mit der geringeren Dosis (629 µSv).
Abb. 35: Einfluss der Annealing- und Readoutparameter auf das Restsignal der TLD vom Typ MCP-100D (A = Annealingtemperatur [°C], R = Readouttemperatur [°C], hD = vier Mal höhere Dosis). Die Werte wurden jeweils über die TLD der Gruppe gemittelt. Der erste Messdurchgang wurde aufgrund des hohen Messwerts nicht dargestellt.
4.3.2 TLD vom Typ GR-200
Die Messergebnisse der Untersuchungen zum Restsignal nach verschiedenen Annealing- und Readoutverfahren sind im Anhang tabellarisch zusammengefasst (s. Kap. 8.4.2). Erfolgte kein Annealing im Reader, lag das Restsignal um das 1,8- bis 2,9-fache über den Werten der
übrigen Gruppen (s. Abb. 36). Nach dem siebenten Messdurchgang hatten sich die Ladungsmengen der einzelnen Messgruppen einander angeglichen. Lediglich der Messwert der Gruppe 2, bei der kein Annealing im Reader erfolgte, lag um das 5- bis 15-fache über den Messwerten der anderen Gruppen. Auch hier zeigen die TLD, die eine vier Mal höhere Dosis (2516 µSv) als die anderen TLD erhielten, bei gleichen Annealing- und Readoutparametern dieselbe Abnahme des Restsignals, wie die TLD-Gruppe mit der geringeren Dosis (629 µSv).
Abb. 36: Einfluss der Annealing- und Readoutparameter auf die nach mehreren Messdurchgängen verbliebene Restladung der TLD vom Typ GR-200 (A =
Annealingtemperatur [°C], R = Readouttemperatur [°C], hD = vier Mal höhere Dosis). Die Werte wurden jeweils über die TLD der Gruppe gemittelt. Der erste Messdurchgang wurde aufgrund des hohen Messwerts nicht dargestellt.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
2 3 4 5 6 7
Messdurchgang
Restsignal [%]
A0 / R240 A240 / R240 A250 / R250 A250 / R260 A260 / R260 A240 / R240 hD
4.4 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens der TLD
Zur Beurteilung der Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens der beiden untersuchten TL-Materialien wurden die in Kap. 3.2.4 beschriebenen Messreihen durchgeführt. Die Ergebnisse sind im Folgenden, getrennt für beide Materialien, zusammengestellt.
4.4.1 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens von MCP-100D
Alle TLD der Gruppe wurden mit Röntgenstrahlung unterschiedlicher Strahlenqualität bestrahlt. Für jede Strahlenqualität wurden fünf Messdurchgänge durchgeführt. Aus dem Verhältnis der Dosiswerte der TLD und einer Flach-Ionisationskammer Typ 77334 (PTW Freiburg) wurden die Korrektionsfaktoren kQ,TLD berechnet (s. Tab. 35), die die energieabhängige Abweichung vom auf 137Cs-Gammastrahlung bezogenen Kalibrierfaktor angeben.
Tab. 35: Abhängigkeit des Korrektionsfaktors kQ,TLD der TLD vom Typ MCP-100D von der verwendeten Röhrenspannung und der daraus resultierenden mittleren Photonenenergie bei einer Gesamtfilterung von 3,3 mm Al. Mittelwert und Standardabweichung wurden für jede Strahlenqualität aus fünf Messdurchgängen berechnet.
Mittlere
Die TLDs vom Typ MCP-100D zeigten nur eine geringe Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens (s. Abb. 37). Bei den verwendeten Strahlenqualitäten lag der über fünf Messdurchgänge gemittelte Korrektionsfaktor kQ,TLD im Bereich zwischen 0,82 und 0,94.
Abb. 37: Abhängigkeit des Korrektionsfaktors kQ,TLD der TLD vom Typ MCP-100D von der mittleren Energie der Photonenstrahlung. Die Mittelwerte einschließlich Standardabweichung wurden aus fünf Messdurchgängen gemittelt.
4.4.2 Energieabhängigkeit des Ansprechvermögens von GR-200
Mit den TLDs vom Typ GR-200 wurde analog zu den TLDs vom Typ MCP-100D verfahren.
Die Werte von kQ,TLD in Abhängigkeit von der mittleren Photonenenergie bzw. der Röhrenspannung einschließlich einer Gesamtfilterung von 3,3 mm Al sind in Tab. 36
Die Werte von kQ,TLD in Abhängigkeit von der mittleren Photonenenergie bzw. der Röhrenspannung einschließlich einer Gesamtfilterung von 3,3 mm Al sind in Tab. 36