بخشی از مقاله
چکیده
دراین بررسی نحوه تعیین سن نمونه هاوسنگ های معدنی وقدیمی براساس روش گرمالیانی - ترمولومینسانس - موردارزیابی وتحلیل قرارگرفته است. دراین روش میزان پرتوهای جذب شده درنمونه هاوسنگ هاوهمچنین تابش پرتوهای رادیواکتیوازقبیل پرتوهای گاماآلفاوبتا موردتحلیل قرارمی گیرد.
-1 مقدمه
پدیده گرمالیانی برای عمرسنجی درسال 1953 برای اولین بارمورداستفاده قرارگرفت واکنون نیز روش خوب وقابل قبول ودقیق برای تعیین سن دررشته زمین شناسی واکتشافات معدنی است. قدمت انواع سفال هاونمونه های معدنی وباستانی به راحتی باروش گرمالیانی قابل اندازه گیری است.هنگامیکه یک سنگ معدن دارای عناصر رادیواکتیو درمعرض تابش پرتوهای یون سازقرارمی گیرد باعث جدایی الکترون هادرساختاربلوری شده ودرتهی جاها وهمچنین درکنارنواقص بلوری قرارمی گیرندودرمراکزدام ایجادشده جای میگیرند دراثرفرایندبعدی تابش باعث گسیل نورمی شوند ونورایجادشده دردستگاه خوانشگربه صورت پالس مشخص می شودوبراساس اندازه انرژی های موثرپرتوهای متفاوت گاما آلفا وبتاو... سن موردنظربه دست می آید..
روش آزمایش:آزمایش گرمالیانی - TL - با دستگاه خوانشگرTLD انجام میگردد. برای این آزمایش ابتدا نیاز به انجام کالیبراسیون سیستم می باشد.
تجهیزات مورد استفاده در این بررسی شامل دستگاه M6800TLD Reader وانواع بلورها می باشد.
نمونه های با غلظت آلاییدگی متفاوت از توده بلور در ابعاد برش داده میشوند و نشر TL زمینه درگستره ی دمایی 300-573 k با استفاده از خوانشگرTLD خانگی مشابه با خوانشگر های شرکت هارشاو با میکروپرسور M6800 اندازه گیری میشوند. نرخ گرمایش 90C/sec در نظر گرفته است.
این سیستم از نوع M6800 TLD Reader میباشد که اطلاعات دزسنجی از این دستگاه به رایانه منتقل میشود، در رایانه این اطلاعات توسط برنامه دستگاه M6800 TLD Readerبه صورت نمودار و عدد بدست میآید، نتیجه قابل اندازهگیری میباشد. این دستگاه در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل به طور شماتیکی، نوع تحقیقاتی دستگاه را برای اندازه گیری ترمولومینسانس نشان می دهد. ماده ترمولومینسانس روی یک صفحه گرم که توسط مقاومت گرم می شود قرار می گیرد. در بعضی موارد نیز گرما دادن توسط گاز داغ یا تابش با فرکانس رادیویی انجام می شود. به منظور کاهش اثر ترمولو مینسانس غیر تابشی، دوزیمترهای ترمولومینساس در اتمسفر گاز خنثی مانند نیتروژن، در طول اندازه گیری گرما داده می شود. دمای صفحه گرم، به وسیله ترموکوپل کنترل می شود. نور خارج شده فسفر از مجموعه نوری - اپتیکی - شامل لنزها و فیلترها عبور داده می شود که نور را بر روی فتوکاتد یک فتومولتی پلایرمتمرکز می کند.
در تکنیک شمارش فوتون پالس - PMTبر همکنش فوتون ترمولومینسانس با فتوکاتد - دوباره تقویت می شود و به - discriminatorکه پالس های مزاحم را حذف می کند - داده می شود
در نهایت منحنی تابش، تعداد فوتون های ترمولومینسانس را شمرده و به صورت تابعی از زمان، به کامپیوتر منتقل می کند.
به عنوان نمونه یکی از نمودارهای صفحه آشکارساز دستگاه خوانشگر در زیر دیده می شود. بارهای القاشده روی صفحه نیزمشخص است. نمودار پایینی توزیع TL زمینه و نمودار بالایی توزیع دما را نشان می دهد.
شکل :1 دستگاه M6800 TLD Reader به همراه نرم افزار ثبت در منحنی زمان-دما برای نموداردرخشندگی گرمالیانی و نمودار زمینه به صورت زیر میباشد.
شکل :2 منحنی زمان-دما برای منحنی تابانی و منحنی تابانی زمینه [2]
شکل :3 نمودار زمینه خوانشگر گرمالیانی و آهنگ گرمایش سیستم
شکل-4 نمونه سنگ های استانداردآماده شده برای نصب دردستگاهبراساس رابطه زیر سن وعمرنمونه وسنگهای معدنی وقدیمی تعیین می شود.
دراین رابطه کمیت هاعبارتنداز:̇ اندازه انرژی موثرذرات آلفا ̇ اندازه انرژی موثرذرات بتا̇ اندازه انرژی موثرذرات گاما ̇ اندازه انرژی پرتوهای کیهانی وEDمقداردزمعادل وبقیه کمیت ها ضرایب ثابت می باشند.
سطح زیر نمودارها بیانگر میزان شمارش است .ناخالصی به عنوان مرکز دام الکتریکی در شبکه بلور عمل می کند تغییرات درصد ناخالصی در سطح زیر نمودار و همچنین شدت قله درخشندگی رابطه مستقیم داردولی هیچ گونه تاثیری درمکان قله ندارد
پس از آنکه بلور تحت تابش گاما قرار می گیرند با رسم نمودار TL تعدادی قله در دماهای بین دمای اتاق و 300درجه سانتیگراد مشاهده می شود. هر قله مربوط به یک مرکزدام می باشد. این قله ها در نمودارها حاصل کسر دو نمودار TL و مقایسه قبل و بعد از پرتودهی نمونه ها است. در بررسی نمودارهای درخشندگی گرمالیانی موارد ذیل مشاهده می شود : در نمونه های بلور خالص که مراکز دام مربوط به ناخالصی وجود ندارد، درخشندگی گرمالیانی نیز وجود ندارد
شکل-5 نموداردرخشندگی گرمالیانی برحسب دما
به منظور یکنواختی در عملکرد سیستم خوانشگر TL و تکرار نشر TL مشابه از بلور ها در این تحقیق، تک بلورهایی به ابعادی مشابه دزیمتر TLD-100 استاندارد تهیه گردید. توزیع شدت فوتون های تولید شده تابعی از دما در این تحقیق تقریبا مشابه دزیمترهای TLD-100 می باشد.
روش آزمایش بر مبنای مقاسه نمودارهای درخشندگی گرمالیانی قبل و پس از پرتودهی نمونه ها استوار است. دو نمودار از یکدیگر کسر و نمودار خالص رسم گردید. دمای دستگاه خوانشگرTLD بین 50 تا300 درجه سانتیگراد تنظیم گردید. از روی تعداد و ارتفاع قله ها می توان به جمعیت دام های مختلف دست یافت.
نتیجه گیری
-1 نتایج حاصل ازروش گرمالیانی درمقایسه باروش های دیگر دارای مزیت دقت ودرصدخطای کم است.درخشندگی گرمالیانی در بلورهای آلائیده شده مشاهده می شود ولی در بلور خالص - بدون آلاییدگی - مشاهده نمی شود. برای بعضی نمونه بلور قله های ضعیف مشاهده می شود.
-2 با افزایش آلاییدگی ارتفاع قله ها و شدت بیشتر می شود. وجود ناخالصی در بلور دلیل بالارفتن قله اصلی است. وجود قله های متفاوت بیانگر وجود مراکز دام متفاوت و یک مرکز بازترکیب است. نقایص بلوری و دوقطبی های ایجاد شده نیزدر اثرحضور ناخالصی مسئول قله های درخشندگی می باشند.
-3 مراکز دام سطحی وابسته به گذاربانیمه عمرخیلی کوتاه برقله های درخشندگی وابسته به ترازهای فعال اثرندارد.این گذارها رااغلب باگرم کردن بلورها تادمای383درجه کلوین تخلیه می نمایندتاخطا درمحاسبات دزکاهش یابد.
-4 اگرحرارت دهی نمونه کامل انجام نشود حامل هایی که درمرکزدام باقی مانده اند درفرایند ترمولومینسانس شرکت نمی کنند.چون پایداری دامهانسبت به دماتغییرمی نمایندتابش های TL دردماهای مختلف مربوط به دامهای متفاوت می باشند.
