ปรากฏการเรืองแสงแบบเทอร์โมลูมิเนสเซนต์ (Thermoluminescence : TLD) จะต่างจากปราการณ์เรืองแสงแบบอื่นๆ ตรงที่ผลึกได้รับการกระตุ้นจากพลังงานภายนอก เช่น รังสี ผลึกจะเก็บกักพลังงานไว้ในผลึก โดยที่ระยะเวลาที่ใช้ในการกักเก็บในระยะเวลาที่แตกต่างกัน เช่น ตั้งแต่เป็นวินาที จนถึงเวลาเป็นปี จนกว่าจะได้รับพลังงานความร้อนที่พอเหมาะ จึงจะปลดปล่อยพลังงานนั้นออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

สวัสดีครับ

วันนี้ขอนำเสนอภาพและเรื่องราวเกี่ยวกับการพานักศึกษาไปร่วมเรียนรู้วิธีการใช้งานของทีแอลดี หรือ เทอร์โมลูมิเนสเซนต์ Thermoluminescence : TLD ที่ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ด้วยความกรุณาจาก รศ.จินตนา เหล่าไพบูลย์ และผู้ช่วยวิจัย คือ คุณแขก

 

เทอร์โมลูมิเนสเซนต์ โดสิมิเตอร์ (Thermoluminescence Dosimeter : TLD) คือ การวัดปริมาณรังสีด้วยผลึกสารประกอบในธรรมชาติ เช่น สารประกอบลิเธียมฟลูออไรด์ ที่เป็นผลึกที่มีการสังเคราะห์เลียนแบบธรรมชาติแล้วใส่สารเจือปน เช่น แมกนีเซียม คอปเปอร์ ฟอสฟอรัส ที่เรียกว่า การโดป (Dope) จะมีสภาวะกึ่งเสถียร (Metastable state) ซึ่งเป็นระดับพลังงานที่เกิดอยู่ระหว่างระดับพลังงานแถบวาเลนซ์ (Valance band) และแถบคอนดักชัน (Conduction band) ของโครงสร้างผลึก ระดับพลังงานกึ่งเสถียรนี้อาจเรียกว่า กับดัก (Trap) โดยที่ระดับพลังงานและจำนวนของกับดักขึ้นกับชนิดและความไม่สมบูรณ์ (defect) ของโครงสร้างผลึก เมื่อผลึกเหล่านี้ได้รับรังสีจะทำให้เกิดคู่ของ อิเล็กตรอน-โฮล (Electron-hole pair) อิเล็กตรอนและโฮลจะเคลื่อนที่ไปจนถูกกักอยู่ในกับดัก เวลาของการถูกกักขึ้นอยู่กับระดับพลังงานของกับดักอาจกินระยะเวลาสั้นๆ เป็นวินาที หรืออาจใช้เวลานานเป็นปี ที่อิเล็กตรอนจำนวนครึ่งหนึ่งจะหลุดจากกับดักได้ เวลาเหล่านี้อาจเรียกว่า ครึ่งชีวิต (Half life) ก็ได้เช่นกัน หากผลึกที่ถูกฉายรังสีแล้ว จนกว่าจะได้รับพลังงานความร้อนที่พอเหมาะ อิเล็กตรอนและโฮลจะหลุดจากกับดักเข้ามารวมกันใหม่พร้อมกับคายพลังงานที่ได้รับตั้งแต่ต้นออกมาในรูปของแสงที่มองเห็นด้วยตาเปล่าหรือในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

 

 

ผู้ช่วยวิจัย คุณ แขก ได้สาธิตการอบผลึก TLD ที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส และ 100 องศาเซลเซียส ก่อนที่จะนำไปฉายรังสี

 

นักศึกษาได้การนำผลึก TLD มาทำการอ่านค่าด้วยเครื่องอ่านทีแอลดี ( TLD reader) คือ อุปกรณ์ที่ใช้ตรวจวัดปริมาณของแสงสว่างที่ผลึกสารประกอบ (ในภาพเป็นเม็ดสี่เหลี่ยมใสๆ) ปล่อยออกมาเมื่อได้รับความร้อน โดยทำการแปลงสัญญาณ TL หรือเรียกว่า TL intensity ให้อยู่ในรูปของกระแสไฟฟ้ามีหน่วยเป็นคูลอมบ์ 

 

 

 

โดยจะแสดงเป็นกราฟความสัมพันธ์ระหว่าง TL signal กับอุณหภูมิหรือเวลาที่ให้ความร้อนที่เรียกว่า Glow curve รูปร่างของ Glow Curve ในตัวอย่างแต่ละชนิดจะมีลักษณะเฉพาะตัว แตกต่างกันตามชนิดของผลึกสาร

 

 

 

นอกจากนี้ระหว่างการอ่านค่า ต้องมีการประมาณค่าความถูกต้องโดยการตรวจสอบสัญญาณรบกวน (noise) ภาพซ้าย และค่าแสงสว่าง ภาพขวา เป็นระยะๆ

 

 

 

เมื่อทำการตรวจสอบว่าผลึก TLD เม็ดใด มีคุณภาพดีและสามารถนำไปใช้ในงานวิจัยเรียบร้อยแล้ว เป้าหมายต่อไปของพวกเรา คือ การตรวจสอบปริมาณรังสีที่เลนส์ตาในแบบจำลองจากการตรวจด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์