SPECTROSCOPIC PROPERTIES OF RADIATION INDUCED LUMINESCENCE IN CaF₂ : Dy

Résumé
CaF₂ : Dy est un des plus importants matériaux utilisés pour la dosimétrie thermoluminescente. CaF₂ : Dy est le bien connu TLD-200 et est disponible dans le commerce. La qualité dosimétrique est bien comprise mais le mécanisme de la thermoluminescence dans CaF₂ : Dy ne l'est pas complètement. Pour interpréter les phénomènes luminescents les échantillons sont exposés aux rayons γ (Co-60), aux rayonnements α (Cm-242) et aux électrons d'une énergie de 400 keV accélérés par un Van de Graaff. Simultanément à la mesure de la courbe de thermoluminescence on a observé les spectres d'émission par un sélecteur multicanaux optique (OMA) dans différents domaines de température. On remarque la présence de deux groupes de pics dans la région de la lumière visible un à 477 nm et l'autre à 578 nm. Les spectres observés sont indépendants de la qualité du rayonnement et de la vitesse de la dose. Il n'y a pas de relation entre les pics du spectre d'émission et les pics de la thermoluminescence individuelle. La distribution spectrale d'émission tracée pendant l'exposition d'échantillons aux rayonnements d'électrons est la même que le spectre de la thermoluminescence sauf une transition optique à 588 nm. Utiliser les résultats des mesures du spectre d'émission, des courbes de thermoluminescence et des recherches ESR (électron spin résonance) on discute un modèle d'un centre luminescent en CaF₂ : Dy.

Abstract
CaF2 : Dy is one of the most important phosphors used in thermoluminescence dosimetry. It is commercial available as the well-known TLD-200. Although the dosimetric properties of CaF₂ : Dy are well investigated the mechanism of the thermoluminescence is not completely known. To enable the interpretation of the luminescence phenomena this material was irradiated with γ-rays (Co-60), α-particles (Cm-242) and 400 keV electrons of a Van de Graaff-accelerator. In addition to the glow curve the emission spectra of the thermoluminescence light were recorded with an optical multichannel analyzer (OMA) in several temperature intervals. The emission spectrum in the visible range appears as two groups of several sharp lines about 477 nm and 578 nm. No dependence from radiation quality and dose rate could be observed. No relationship was found between this emission lines and the individual thermoluminescence peaks. The spectral distribution of the light emitted during irradiation with accelerated electrons is essentially identical with the thermoluminescence emission spectrum but an additional optical transition appears at 588 nm. Based on the emission spectra, thermoluminescence glow curves and additional performed electron spin resonance investigations, a possible model for the luminescence center in CaF₂ : Dy is discussed.