Индивидуальная дозиметрия разных видов радиации.

При рассмотрении проблем индивидуальной дозиметрии, решаемых с помощью твердотельных дозиметрических материалов ("твердотельная дозиметрия") прежде всего имеют ввиду регистрацию высокопроникающих квантов и частиц, которые легко проникают сквозь обычно применяемые средства защиты (свинцовые экраны, стальные оболочки и т.д.). К числу таких видов облучения относятся прежде всего g-лучи и нейтроны. Я уже говорил, что при одинаковых дозах облучения нейтроны в 10-20 раз более вредны для человека, чем g-лучи. При люминесцентной индивидуальной g-дозиметрии особых трудностей с поиском подходящих материалов не встретилось. Многие годы используют фтористый литий (LiF), который по коэффициенту поглощения g-лучей очень близок к показателям тела человека. Это, как говорят, тканеэквивалентный дозиметрический материал, что является большим достоинством LiF. У LiF E _g = 14 eV и это достаточно широкощелевой материал, допускающий наличие глубоких уровней захвата для электронов и дырок, и, соответственно, высокотемпературных пиков ТСЛ, что обеспечивает длительное сохранение запасенной энергии. Но у LiF есть и недостатки. Катион в LiF имеет очень маленький радиус (ионный) и 1 s ² внешнюю оболочку, отличную от обычных p ⁶ оболочек у остальных ионов металлов. Из-за этого в LiF очень трудно вводить большие по размерам примеси, служащие центрами излучательной рекомбинации и центрами захвата для электронов и дырок. Поэтому и чувствительность материалов на базе LiF низковата. Кроме того, у LiF есть и другой критический параметр, затрудняющий длительное запасание подводимой энергии. Дело в том, что кроме электронно-дырочных процессов в твердотельных материалах идут, как вы знаете, и ионные процессы – процессы диффузии катионов и анионов по кристаллической решетке. Эти процессы связаны с существованием анионных и катионных вакансий и вакансионным механизмом самодиффузии (диффузии собственных ионов) по кристаллической решетке.

Еще в конце 19 века тартуский физико-химик Tamman показал, что ионные процессы в кристалле идут очень эффективно при температурах лишь незначительно превышающих 0,55 от величины абсолютной температуры плавления материала. При T = 0,55 T _melt мелкозернистые порошки спекаются в поликристаллические таблетки, благодаря интенсивной диффузии ионов. В Институте физики ТУ давно показано, что в кристаллах с низкой T _melt невозможно надолго сохранить запасенную светосумму. Максимумы самых высокотемпературных пиков ТСЛ лежат ниже 0,55 T _melt из-за интенсивной диффузии ионов по решетке и перестройке при этом ловушек для e и h.

В LiF T _melt= 1115 K и поэтому нет ТСЛ пиков с T _m > 600 K. На рис.59 приведены кривые ТСЛ для кристалла LiF:Mg,Ti, реально используемого в качестве дозиметра. Для дозиметрических целей используется пик с T _m» 500 K (пик 4 на рисунке). Видим, что, как и в любой твердотельной системе, кроме этого пика есть и другие пики ТСЛ, связанные с другими менее глубокими ловушками для электронов. Часть пиков ТСЛ (наведенных облучением) находятся при достаточно низкой температуре и на них устойчиво запасти светосумму нельзя. Поэтому после окончания накопления дозы дозиметр прогревают до 400 K и этим убирают светосумму с мелких ловушек (все равно фединг уничтожит все мелкие ловушки). А затем при основном нагреве до 700 K измеряют светосумму ТСЛ, которая и характеризует полученную дозу.

В последнее десятилетие пытаются частично заменить LiF на другие материалы. Успех пришел благодаря применению a-Al₂O₃, корунда или лейкосапфира (E _g = 9,5 eV). Благодаря большой E _g, в материале могут быть очень глубокие ловушки для электронов и дырок, да и T _melt = 2300 K, что вдвое больше чем для LiF. Корунд может работать без активного участия ионных процессов до T» 1000 K. В качестве активаторов используют Cr³⁺ или Ti³⁺ (Al₂O₃:Cr - это материал рубинового лазера, первого твердотельного лазера). В реально используемых дозиметрах на основе Al₂O₃ используют и центры окраски, специально создаваемые термической обработкой - термохимическим окрашиванием. Al₂O₃ прокаливают в графитовых тиглях, и при этом часть атомов кислорода выводится из кристалла, соединяется с углеродом и улетает. В результате, в кристалле остаются анионные вакансии, которые захватывают оставшиеся от O^2- электроны с образованием F-центров (v _a²⁺ ee). Создаваемые затем при облучении g-лучами дырки (из e-h пар) преобразуют F-центры в долгоживущие F⁺-центры (v _a²⁺ e). Электроны захватываются на ловушках, природу которых изготовители не афишируют. При нагреве облученного материала электроны с ловушек освобождаются в зону проводимости, и дальше идет захват электронов F⁺-центрами и появляется свечение 3 eV. Это удобный для дозиметрии процесс, пик ТСЛ наблюдается при ~ 500 K. Имеются и слабые высокотемпературные пики. Изготовленные на базе Al₂O₃ материалы (кристаллы и керамики) стойки к воздействию атмосферы, хорошо переносят многократные нагревы и охлаждения (т.е. способны к многократному использованию). Монокристаллические пластины a-Al₂O₃ диаметром 4 mm и толщиной 0,8 mm служат прекрасным дозиметрическим материалом для g-лучей в диапазоне доз 10^-5-10⁴ Gy (или Sv) и с линейной зависимостью до 1 Gy. Эти свойства удовлетворяют массового потребителя, для g-дозиметрии Al₂O₃ является прекрасным материалом. К сожалению, пока a-Al₂O₃ не могут использовать для индивидуальной дозиметрии нейтронов, ни тепловых n _s, ни быстрых n _f. Дело в том, что запасенные после g-облучения светосуммы значительно больше, чем от n _f, а нужно наоборот.

Для g-дозиметрии используют LiF, легированный Mg, O, Ti, Cu, причем точная роль активаторов до сих пор не ясна. С помощью LiF можно измерять и дозы от тепловых нейтронов n _s. В кристалле LiF с естественным изотопическим составом Li (дозиметр TLD-100 сделан на его основе) доминирует Li⁷, но есть и некоторое количество Li⁶. Для g-дозиметрии используют чистый Li⁷F (TLD-700), а для регистрации n _s - чистый Li⁶F (TLD-600). Чувствительность тепловых нейтронов к взаимодействию с ядрами Li⁷ очень низка, а с Li⁶ она в 320 раз выше. Поэтому таблетки Li⁷F чувствуют в смешанном g, n _s-потоке практически только дозу от g-облучения, а таблетки Li⁶F измеряют в основном дозу от тепловых нейтронов (при взаимодействии Li⁶ с n _s возникают a-частица (₂Не⁴) и ₁Т³ (тритий)). При дальнейшей конверсии энергии от a-частицы и ₁Т³ образуются e-h пары, которые и запасаются на глубоких ловушках. Я уже отмечал, что вместо изотопов Li для регистрации n _s используют и изотоп бора B¹⁰, обычно в составе сложных оксидов бора.

Наибольшие проблемы пока с фиксацией доз от быстрых нейтронов n _f, которые особенно вредны для человеческого здоровья. Конечно, если заранее известен спектр энергий нейтронов, то можно воспользоваться имеющимися данными о дозах от n _s и пересчитать по ним дозы от n _f. Дело в том, что при облучении часть n _f отражается от тела человека и преобразуется в n _s, которые можно зарегистрировать TDL-600. Если же спектр нейтронов не известен, то этот метод albedo (его так называют) не работает и нужны прямые измерения доз от быстрых нейтронов. Ранее для этой цели использовали специальные толстослойные фотографические материалы на основе AgBr/AgI. Но из-за неудобств (проявление, сложные методы измерения почернения, длительность полного цикла) от фотографической фиксации давно отказались.

В течение длительного времени использовали органические материалы (богатые водородом). Сталкиваясь с водородом, n _f создают быстрые протоны отдачи (recoil proton), от которых в материале имеются треки (о них мы говорили в прошлых лекциях). Если после этого поверхность облученного материала протравить специальным раствором кислот, то образуются ямки микронного размера – в треке материала кислота разъедает сильнее, чем вне трека. Так работают так называемые трековые дозиметры. При малых дозах до 0,1 Gy треки еще не перекрываются и под микроскопом можно считать протравленные ямки (к сожалению, это длительная процедура) - этим методом до сих пор пользуются.

Уже давно пытаются использовать для регистрации n _f метод ТСЛ - быстрый и очень чувствительный метод определения дозы. Но на пути реализации много трудностей: ведь нужно преобразовать высокопроникающие n _f в заряженные частицы – протоны отдачи (р), которые и будут создавать в дозиметрическом материале e и h и, как и в g-дозиметрии, будет запасаться энергия. Для преобразования n _f ® p используют водородосодержащий конвертор – слой органического вещества с большим числом атомов водорода. При столкновении n _f с эквивалентными по массе атомами водорода создается большое число протонов отдачи, которые и обеспечивают создание e и h и их длительное запасание. Однако, эффективность конвертора n _f ® p не превышает 10-15% и для регистрации n _f на фоне g-радиации нужно, чтобы светосумма S (n _f) превышала S (g) в ~ 100 раз (q = 20 и еще эффективность n _f ® p).

Чтобы получить S (n _f) ³ 100 S (g), можно ослабить S (g) за счет того, что при малых плотностях облучения идет эффективный перехват запасенных на дозиметрических ловушках электронов, и последние в дальнейшем испытывают в основном безызлучательные рекомбинации. При больших же плотностях возбуждения небольшое число центров безызлучательной рекомбинации не существенно и при dE/dx, характерных для протонов, безызлучательные рекомбинации уже не страшны. Такую ситуацию можно реализовать в системе с не менее чем тремя сортами уровней захвата, например, в ZnS:Cu,Co. Co играл роль центра безызлучательной (для видимой области спектра) рекомбинации электронов и дырок, который при g-облучении с малыми значениями dE/dx перехватывал энергию от Cu-центров, игравших роль центров излучательной (в видимой области) рекомбинации. В ZnS:Cu,Co чувствительность к протонам отдачи была в сотню раз выше, чем к g-лучам. К сожалению, у ZnS E _g = 3,75 eV и особо глубоких ловушек для излучательных рекомбинаций нет. Поэтому информация в системе сохранялась не более одного часа, фединг был огромный и практического применения ZnS не получил.

Много сил было потрачено для реализации той же идеи в CaS:Bi,Na,Zn (E _g @ 6 eV). Глубина рабочих электронных ловушек была, конечно, увеличена, а селективность к n_f  (за счет центров безызлучательной рекомбинации) по сравнению с g-излучением увеличилась до 100-кратного превышения. CaS - это пока лучший из имеющихся материалов с использованием люминесцентной методики для n _f-дозиметрии. Однако запасенная энергия хранится не более одной недели, и широкого применения CaS дозиметры для n _f пока не получили. На системе Al₂O₃ g-доза совершенно забивает n _f-дозу и для регистрации n _f материал не годится.

Для индивидуальной селективной дозиметрии быстрых нейтронов перспективно использование разных порогов создания дефектов Френкеля (интерстициалов и центров окраски) по универсальному ударному механизму, а также при распаде электронных возбуждений (экситонов и e-h пар, энергию их создания обозначим E _e). В радиационно-чувствительных материалах E _d < E _e и возможен распад электронных возбуждений с созданием дефектов. Так обстоит дело почти во всех ЩГК и фотографических материалах типа AgBr. Там создание дефектов идет как по ударному, так и по e-h механизму. Однако, для части материалов E _d > E _e и дефекты создаются только по ударному механизму, и достаточной энергией обладают только протоны с энергией выше определенного порога. Если использовать такие материалы (MgO, Al₂O₃, Y₂O₃, MgAl₂O₄, YAlO₃ и т.д.), то, в принципе, можно иметь селективные для быстрых нейтронов процессы дефектообразования, т.к. g-радиация дефекты в таких радиационно-стойких материалах не создает.

Сказанное поясняет рис.60. Имеем слой органики, в котором сильно проникающие n _f трансформируются в протоны отдачи. Протоны и создают дефекты Френкеля в радиационно-устойчивом к g-облучению материале (например, MgO). Затем сравниваются кривые ТСЛ после облучения g-лучами и n _f. После облучения g-лучами мы видим обычные e-h пики ТСЛ при T £ 500 K. Если же кроме этих пиков в облученном материале видны и более высокотемпературные пики ТСЛ (620 K), отсутствующие при g-облучении, то светосумма этих пиков характеризует дозу от облучения быстрыми нейтронами (точнее, протонами отдачи). Идея метода регистрации n _f прекрасна, но, как обычно, имеются и трудности: высокотемпературные пики ТСЛ сложно зарегистрировать даже после облучения дозами ~ 10^-3 Gy, т.е. чувствительность метода мала.

В последнее время изучаются возможности люминесцентной трековой дозиметрии с обследованием топографии запасания светосуммы по поверхности облученного образца, но без промежуточного травления ямок кислотами. Ясно, что топография запасания e и h на ловушках различна для случая g-облучения, когда вторичные электроны создают малые dE/dx в широких областях вокруг места поглощения g-кванта ядром какого-либо иона, и при поглощении протонов отдачи с большими dE/dx в узкой области треков. Такие различия в топографии без травления могут быть выявлены под современными микроскопами и при малых дозах облучения благодаря высокой чувствительности люминесцентных методик в области T £ 500 K. Однако требуется селективное стимулирование микронных областей дозиметрического материала. Локальный нагрев до высоких температур возможен за счет хорошо сфокусированного ИК-лазера на CO₂ (системы созданы несколько лет назад).

В последнее время предпочитают не селективный нагрев, а селективное оптическое освобождение электронов из ловушек, иными словами вместо ТСЛ изучают ОСЛ – оптически стимулированную рекомбинационную люминесценцию. Такую стимуляцию тоже делают лазерным лучом, но значительно менее интенсивным и в видимой области спектра. Для извлечения всей светосуммы на кристалл направляются короткие импульсы подсветки, а специальная методика позволяет без использования двух монохроматоров разделять стимулирующий свет и изучаемую люминесценцию. Рассмотрим методику на примере Al₂O₃ с F-центрами, созданными специальной термохимической обработкой. Время жизни F-центра в возбужденном состоянии t» 1 ms (10^-3 s) и если длительность лазерной стимуляции < 10^-6 s, то люминесценцию можно регистрировать с временной задержкой, и дополнительные монохроматоры не нужны. Метод ОСЛ все более широко применяется в последние годы в индивидуальной дозиметрии разных видов радиации. Кстати, для фундаментальных научных исследований методики ТСЛ и ОСЛ и их комбинации используют в Тарту уже около 50 лет.

К числу фотостимулированных дозиметрических эффектов относится и использование т.н. фоторадиочувствительных стекол. В стекло вводятся примесные ионы, которые в процессе облучения захватывают электроны и дырки и меняют свое зарядовое состояние. При последующей стимуляции светом в ближней УФ или видимой области возбуждается люминесценция, которая отсутствует в необлученных g-лучами образцах. В этом случае при малых дозах облучения методика на несколько порядков чувствительнее, чем прямые методы на базе измерения спектров поглощения (оптического или ЭПР). Для индивидуальной дозиметрии в области 10^-5-10⁰ Gy ТСЛ и ОСЛ методы явно предпочтительнее, чем прямые абсорбционные методы. При больших дозах облучения (при научных исследованиях) можно использовать, как люминесцентную, так и абсорбционную методики, а также их комбинации.

Заканчивая курс лекций по сцинтилляционным и дозиметрическим материалам, отметим, что мы рассмотрели лишь наиболее широко употребляемые материалы на основе неорганических широкощелевых систем, работоспособных при комнатной и более высоких температурах. Не так широко применяются органические материалы и неорганические полупроводниковые материалы. В полупроводниковых материалах обычно используется прямое преобразование вызываемых радиацией эффектов в электрические сигналы, без промежуточного превращения радиационного отклика в люминесценцию и лишь затем регистрацию с помощью ФЭУ. Исследование люминесцентных эффектов при комнатной температуре стало актуальным лишь в последнее время при исследовании квантовых точек (quantum dots) в тонких слоях, где процессы свечения менее подвержены тепловому тушению. В ZnSe такое свечение хорошо регистрируется даже при 300 K.

За 50 лет своего существования тартуский центр физики твердого тела был в основном занят исследованием фундаментальных явлений и их применений в широкощелевых твердотельных системах. Среди потенциальных применений имелись в виду, конечно, не только детектирование и дозиметрия радиации, но и создание более широкого класса запоминающих устройств. Особо важное значение придавалось созданию высокоэффективных спектральных трансформаторов коротковолновой радиации - об этом я в своих лекциях почти не говорил.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

В завершение лекционного курса приведем несколько замечаний, касающихся исторических и современных тенденций развития сцинтилляционных и дозиметрических материалов.

Первое поколение сцинтилляционных детекторов стало активно разрабатываться сразу после окончания второй мировой войны. Детекторы предназначались для регистрации g-лучей, для поглощения (и, следовательно, регистрации) которых были нужны кристаллы больших размеров, 10 ´ 10 ´10 cm³ и даже больше. Поэтому, естественно внимание привлекло семейство из 20 щелочногалоидных кристаллов, технология роста которых была уже достаточно хорошо разработана. Наиболее перспективным оказался кристалл NaI, легированный ртутеподобными ионами Tl⁺. В этом слегка гигроскопичном кристалле (проблемы закрыли использованием герметичной оболочки для детектора) энергия g-кванта эффективно преобразуется в большое число e-h пар, подавляющая часть которых рекомбинируют около Tl⁺ (если их концентрация превышает 0,1mol%) с возбуждением примесной таллиевой люминесценции (t ~ 10^-7 s). NaI:Tl имел приемлемую радиационную стойкость и находился в эксплуатации почти полвека. Однако гигроскопичность материала и использование защитного покрытия препятствовали его использованию для регистрации a-частиц (им не преодолеть защитный слой). Из ЩГК нашли применение и кристаллы CsI:Tl, спектр сцинтилляции которых, однако, не был оптимальным для используемых тогда ФЭУ. Для регистрации a-частиц были разработаны негигроскопичные поверхностно-легированные кристаллы CsI:Na, достаточно быстрые и с более благоприятным спектром излучения.

После разработки достаточно эффективных сцинтилляторов для g-спектроскопии встал вопрос об улучшении их временных характеристик, 10^-6-10^-7 s уже не удовлетворяло потребителей. Поэтому пришлось отказаться от систем, где в передаче энергии примесным центрам использовалась достаточно медленная прыжковая миграция автолокализованных дырок (V_K-центров), что приводило к существенному увеличению длительности сцинтилляции.

Новый этап был связан и использованием PbWO₄, где длительность очень эффективного собственного свечения (автолокализованных экситонов) при комнатной температуре была значительно укорочена за счет процесса частичного теплового тушения сцинтилляционного свечения, т.е. включения безызлучательных переходов между возбужденным и основным состояниями примесного центра люминесценции. Как уже отмечалось, этот материал с большой плотностью (а значит и меньшими необходимыми размерами) будет использован в детекторе для поиска бозонoв Хиггса (CERN).

В качестве альтернативного пути разработки быстрых сцинтилляторов рассматривается использование в качестве активатора ионов Ce³⁺, у которых излучательные полностью разрешенные переходы d ® f имеют длительность ~ 3 ´ 10^-9 s. В качестве матрицы используют стойкие к радиации окислы металлов, которые, к сожалению, содержат и некоторое число других примесей и дефектов, ответственных за более длительные компоненты свечения. Сейчас значительные усилия прилагаются к устранению этого недостатка, хотя хорошего результата можно достигнуть и при увеличении концентрации церия. В качестве сцинтилляционного свечения используется и кросслюминесценция (остовно-валентная, Auger free), связанная с ионизацией катионов. На практике используют, например, свечение 7,5 eV в BaF₂. Энергетическая эффективность этого собственного свечения мала, но длительность свечения £ 10^-9 s, и свечение можно регистрировать вплоть до 400-500 K. В качестве перспективного собственного свечения рассматривается и внутризонная люминесценция (£ 10^-10 s). Выход этого свечения еще на порядок ниже, чем у кросслюминесценции, у него очень широкий спектр, нет тушения вплоть до очень высоких температур.

В качестве регистрирующей аппаратуры в последнее время ФЭУ заменены полупроводниковыми детекторами (интегральные схемы на базе, например, A^IIIB^V гетероструктур), позволившими осуществлять сложное числовое считывание сигнала при сканировании площади. Последнее особенно важно для медицинской томографии, исследований с использованием магнитных резонансов. В связи с этим, сцинтилляционное свечение должно быть в красном-инфракрасном спектральном диапазоне (для ФЭУ предпочтительнее были видимые-ультрафиолетовые свечения). Симбиоз сцинтилляционного материала и наноразмерных интегральных схем - это преимущественно техническая задача. В качестве физических задач сохраняет актуальность радиационная стойкость материалов. Отметим, что предпочтение отдается сцинтилляторам с большой концентрацией активатора, когда передача поглощенной матрицей энергии центру люминесценции идет преимущественно по электронно-дырочному механизму.

Теперь кратко рассмотрим основные тенденции развития индивидуальной дозиметрии. Первыми дозиметрическими материалами служили кристаллы и прессованные таблетки LiF. С их помощью регистрировались достаточно малые дозы g-лучей, запасенная в кристалле энергия сохранялась месяцы и регистрировалась при прогреве LiF выше 450 K. Дополнительным плюсом было то, что LiF является тканеэквивалентным материалом (по плотности подобен человеческому телу). Исследования показали, что в LiF содержались сопутствующие примеси магния и титана. Оптимизация концентрации этих примесей позволила разработать достаточно дешевые стандартные детекторы g-радиации (TLD-100). Основным недостатком дозиметра была не достаточно высокая чувствительность. Чувствительность удалось повысить заменой излучателя: трудно вводимый в LiF в значительных количествах (> 10 ppm) без побочных эффектов титан заменили на ионы Cu⁺.

К сожалению, используемые на атомных субмаринах в 60-е годы прошлого века дозиметры последнего типа корректно регистрировали дозы g-радиации, но были не чувствительны к тепловым и особенно быстрым нейтронам. Результатом были массовые заболевания лучевой болезнью военных моряков США и СССР. Мы отмечали, быстрые нейтроны в 10-20 раз более вредны для человеческого организма, чем изодозное облучение g-радиацией. В теле человека n _f преобразуются в протоны, дающие очень высокую плотность электронных возбуждений. В таком режиме облучения эффективно образуются стабильные дефекты (о вреде таких дефектов для диэлектрических материалов мы подробно говорили). LiF быстро приспособили и для регистрации тепловых (медленных) нейтронов n _s, которые наиболее эффективно взаимодействуют с легким изотопом лития Li⁶.

Но проблемы сохранились с наиболее вредными для человека быстрыми нейтронами, создающимися при делении ядер урана-235 и плутония-239 (E ~ 1-3 MeV). Для регистрации n _f пытались использовать водородосодержащие органические конверторы n _f ® p, однако существенных успехов на LiF достичь не удалось. Во всем мире велся активный поиск материалов для регистрации n _f. В Тарту для разделения эффектов g-радиации и быстрых нейтронов (а именно в таких смешанных полях приходится работать на практике) пытались использовать сложную кинетику e-h процессов, позволявшую изменить соотношение между запасенными светосуммами от разных типов радиации, нужно чтобы S (g)/ S (n _f) << 1. Но система на базе узкощелевого ZnS (E _g = 3,75 eV) ограничивала регистрацию дозы радиации одними сутками (туннельный фединг!). Поиск материалов-матриц с более глубокими ловушками до сих пор не дал удовлетворительного результата (и по селективности, и по чувствительности). На CaS (E _g ~ 6 eV) достигли селективной регистрации воздействия n _f, но сохранять светосумму более 10-14 дней не получилось. Не удалось избавиться от туннельных рекомбинаций между электронами с достаточно глубоких ловушек и локализованными дырками, что приводило к значительному уменьшению светосуммы, запасенной в материале под действием радиации. Определенный успех с регистрацией n _f достигнут с помощью сложного считывания сигналов от быстрых нейтронов со всей площади экрана-детектора. Но таки системы фактически не приспособлены для массовой индивидуальной дозиметрии.

В реакциях синтеза легких ядер рождаются проникающие на большие расстояния n _f с E =14,1 MeV, т.е. со значительно большей энергией, чем при реакциях деления ядер урана и плутония (E ~ 1-3 MeV). До сих пор проблема индивидуальной дозиметрии быстрых нейтронов не решена. В самое последнее время предложена (но еще экспериментально не проверена) новая возможность регистрации 14,1-MeV-ных нейтронов. Оказалось, что ионы некоторых легких изотопов гадолиния (Gd³⁺) испытывают a-распад под действием нейтронов с энергией, превышающей пороговое значение 4-5 MeV. Причем, такая реакция (n _f,a) инерционна и идет в течение многих дней (когда ее и можно зарегистрировать после окончания процесса облучения). Поэтому после облучения материала в смешанных полях g-радиации и быстрых нейтронов (как с под- так и надпороговыми энергиями) можно измерить суммарную светосумму ТСЛ как сразу после облучения, так и после определенной временной паузы. В последнем случае светосумма будет характеризовать только инерционную реакцию n _f,a, вызванную в гадолинии нейтронами с E > 4-5 MeV. Над этой новинкой сейчас активно работают.

В заключение отметим, что нужны дозиметрические материалы для очень разных применений: для различных областей ВУФ-радиации, ультрамягких рентгеновских лучей, для ядерной физики и энергетики, медицины. Несомненно, что разработка дозиметров не возможна без фундаментальных знаний об элементарных процессах в материалах, чему и была посвящена существенная часть данного лекционного курса.