利用红色热释光技术将电子器件中的SMD电阻器作为事故剂量计进行评估

《Radiation Measurements》：Evaluating SMD resistors in electronic devices as accident dosimeters using red thermoluminescence

红热释光（RTL）方法利用SMD电阻器近红外发射特性实现事故剂量重建，验证了单部件检测可行性，剂量回收准确率达91%-107%，但存在5%-24%过估误差，需优化零剂量信号校正和信号衰减模型。

　　近年来，随着人们对辐射暴露事件的回顾性剂量评估需求日益增加，研究者们开始探索利用电子设备中的组件作为剂量检测的替代方法。传统的光致发光（OSL）和热释光（TL）技术在某些情况下已经显示出一定的应用潜力，但在实际操作中仍面临一些挑战。例如，这些技术对样本数量的敏感度较低，当仅有少量表面贴装器件（SMD）时，难以获得足够的信号强度。此外，由于SMD组件的种类繁多，不同型号和品牌的组件可能具有不同的发光特性，这使得在实际应用中需要更精确的检测手段。为了解决这些问题，研究人员提出了一种基于红色热释光（RTL）的新方法，利用SMD组件在近红外光谱范围内强烈的热释光特性，提高剂量测量的敏感性和准确性。

本研究旨在探讨RTL方法在SMD电阻器上的剂量评估性能，并验证其在事故剂量测量中的可行性。通过一系列实验，研究人员对RTL方法的信号强度、重复性、剂量响应特性以及信号衰减进行了系统分析。实验结果显示，使用RTL方法可以获得显著高于传统蓝色或紫外光热释光的信号强度，这对于样本数量有限的情况尤为重要。此外，通过引入测试剂量标准化，可以有效减少信号波动，提高测量的一致性和可靠性。同时，研究还发现，信号衰减是一个需要特别关注的问题，随着时间的推移，热释光信号强度会逐渐减弱，因此必须采用信号衰减校正方法以提高剂量重建的准确性。

在实验设计方面，研究人员使用了两种不同的热释光读取设备：一种是位于萨尔茨堡实验室的Lexsyg Research系统，另一种是位于韩国原子能研究所（KAERI）的Ris? TL/OSL-DA-20读取器。这些设备均配备了红光敏感的光电倍增管（PMT），以增强对近红外信号的检测能力。为了确保测量的准确性，实验过程中采用了多种预处理步骤，包括使用氮气氛围进行测量、采用特定的滤光组合以减少热背景信号的干扰，以及通过加热处理消除残留信号。这些措施为实验提供了更加稳定和可靠的测量环境。

实验结果表明，RTL方法在剂量重建方面具有显著优势。首先，研究发现，即使在仅有单个SMD组件的情况下，也可以获得有效的信号，这对于资源有限的场景非常有利。其次，信号的重复性得到了验证，经过多次测量，信号波动范围控制在10%以内，且通过测试剂量标准化后，波动范围进一步降低至6%以下。这说明RTL方法在实际应用中具有较高的稳定性和可重复性。此外，剂量响应分析显示，RTL方法在剂量范围内表现出良好的线性关系，相关系数均超过0.99，表明该方法能够提供可靠的剂量测量结果。

信号衰减是RTL方法在实际应用中需要解决的关键问题之一。研究发现，信号强度随着时间的推移逐渐减弱，平均衰减率可达40%。为了应对这一问题，研究人员提出了信号衰减校正方法，并通过实验验证了其有效性。校正后的信号衰减曲线与实际测量数据吻合良好，相关系数超过0.993，表明校正方法具有较高的精度。此外，研究还发现，不同类型的SMD组件在信号衰减方面表现出一定的差异，因此在实际应用中需要根据具体情况进行调整。

在实际应用测试中，研究人员使用了一款商用智能手表进行实验，模拟了现实场景下的剂量测量情况。实验结果显示，通过RTL方法重建的剂量值与参考热释光剂量计（TLD）的测量结果基本一致，过估计范围在5%到24%之间。这一结果表明，即使在复杂的实际环境中，RTL方法仍然能够提供较为准确的剂量评估。此外，实验还表明，不同数量的SMD组件对剂量重建的影响较小，说明该方法在小样本情况下依然具有较高的适用性。

本研究还探讨了不同预处理方法对信号的影响。例如，通过加热处理（即退火）可以有效减少背景信号，提高剂量重建的准确性。然而，由于实际场景中难以完全消除背景信号，因此在某些情况下，需要对信号衰减进行校正。此外，研究还发现，不同品牌和型号的SMD组件在信号强度和背景水平上存在显著差异，这提示在实际应用中，可能需要对不同类型的组件进行单独的校准和处理，以减少测量误差。

综合来看，本研究为RTL方法在回顾性剂量测量中的应用提供了坚实的实验基础。通过系统分析，研究人员确认了该方法在信号强度、重复性、剂量响应和信号衰减方面的优势。此外，实验还表明，即使在仅有少量SMD组件的情况下，RTL方法也能够提供有效的剂量评估。这为未来在事故剂量测量和紧急情况下的剂量评估提供了新的思路和技术支持。然而，为了进一步提高该方法的准确性和稳定性，还需要对信号衰减机制进行更深入的研究，并探索更有效的预处理方法以减少背景信号的影响。同时，建立标准化的操作流程和进行更多的实验室间比较，也将有助于推动RTL方法在实际应用中的普及和推广。