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为探究低成本回顾性剂量计，研究人员对 5 种彩色商用水泥（绿、黄、蓝、黑、褐）的热释光（TL）响应展开研究。发现蓝、黄水泥 TL 强度更高，蓝水泥灵敏度最高，且有线性剂量响应等特性，为回顾性剂量测定提供了新方向。
在辐射监测与剂量评估领域，精准捕捉环境中的电离辐射信号始终是关键挑战。传统热释光（TL）材料如氟化锂（LiF）、掺镝硫酸钙（CaSO4:Dy）虽灵敏度高，但成本较高且需专业制备，难以满足大规模普及需求。随着建筑材料在生活中的广泛应用，能否从常见的水泥中挖掘出兼具经济性与可靠性的辐射监测载体，成为科学界关注的焦点。此前研究已证实普通水泥具备热释光特性，但其颜色颜料对 TL 响应的影响机制尚不明晰，这限制了水泥在复杂场景下作为剂量计的应用潜力。
为填补这一空白，阿布扎比大学的研究人员开展了一项针对彩色商用水泥的深入研究，相关成果发表在《Applied Radiation and Isotopes》。研究以黑色、绿色、蓝色、黄色和褐红色五种市售彩色水泥为对象，系统分析其在 γ 射线（60Co 源，0-10 Gy 剂量范围）照射下的热释光行为，旨在揭示颜料成分与辐射响应之间的内在关联，为开发低成本、易获取的回顾性剂量计提供科学依据。
研究主要采用以下关键技术方法：
- 样本制备：从马来西亚供应商通过 Shopee 采购原始水泥样品，经手工研磨后过筛，选取 90-140 μm 粒径颗粒以确保均匀性。
- γ 射线辐照：使用60Co 源对样品进行 0-10 Gy 剂量的照射，模拟实际辐射场景。
- 热释光测量：通过升温过程中释放的光信号强度分析剂量响应特性。
- 能谱分析（EDX）：对蓝色水泥进行元素组成测定，探究其与 TL 机制的关联。
结果与讨论
不同颜色水泥的 TL 强度差异
研究发现，蓝色和黄色水泥的 TL 强度显著高于褐红、黑色和绿色水泥（高出 38-82%）。这表明颜料成分直接影响水泥基质中的电荷捕获与释放效率，其中蓝色水泥表现出最高灵敏度（256.04 nC/Gy），显示出作为剂量计的优越潜力。
剂量响应线性范围
在 0-8 Gy 剂量范围内，所有样品均呈现线性剂量响应（R2 > 0.98），蓝色水泥在此区间内的线性关系最为突出。值得注意的是，当剂量超过 8 Gy 时，部分样品出现超线性响应，提示高剂量下陷阱结构可能发生变化，这为剂量计的动态范围优化提供了方向。
信号稳定性（TL fading）
经 30 天存储后，蓝色水泥仍保留约 76% 的 TL 信号，呈现指数衰减特性，表明其具备良好的长期信号稳定性。相比之下，其他颜色水泥的信号衰减较快，暗示颜料种类对陷阱深度和电荷存储能力有显著影响。
动力学参数与元素分析
通过峰形法测定的动力学参数显示，不同颜色水泥的活化能（E）、频率因子（s）和寿命（τ）存在差异，反映出陷阱深度和复合机制的多样性。EDX 分析表明，蓝色水泥的主要元素为钙（Ca）、硅（Si）、铝（Al）、铁（Fe）及微量金属，这些成分可能通过形成缺陷结构增强电荷捕获能力，解释了其优异的 TL 性能。
结论与意义
本研究首次系统揭示了彩色水泥的热释光特性与颜料成分的内在联系，证实蓝色和黄色水泥在回顾性剂量测定中的可行性。研究结果表明，通过合理选择颜料，可显著优化水泥的辐射响应灵敏度与稳定性，为开发基于建筑材料的新型剂量计提供了创新思路。这一发现不仅拓展了热释光技术在环境监测、核安全等领域的应用场景，更展现了日常材料在辐射防护领域的潜在价值，为低成本剂量计的普及奠定了基础。未来研究可进一步深入探究陷阱动力学与光谱发射特性，以推动彩色水泥在实际辐射监测中的商业化应用。
