Abstract
High-quality single crystals of pure $Li_2B_4O_7$ as well as $Li_2B_4O_7$ doped with Cu, Mn and Mg impurities (1.0mol%, respectively) have been grown from the melt of $Li_2CO_3+2B_2O_3$ by Czochralski method in platinum crucibles. To study the thermoluminescent properties, $Li_2B_4O_7$ series single crystal TLDs were made by cutting in the size of $4{\times}5{\times}1\;mm^3$. The glow curves show two or three peaks which can be easily deconvoluted. It is observed that room temperature($20{\sim}30^{\circ}C$) fadings of the dosimetric peaks of $Li_2B_4O_7$ series single crystal TLDs were about 10 % for 30 days. The relative photon energy response for $Li_2B_4O_7$ series single crystal TLDs were about 85 % when the responses were normalized to that measured with $^{60}Co\;(1.25\;MeV)\;{\gamma}-rays$. The measured data are in a good agreement with theoretical ones. The $Li_2B_4O_7$ series single crystal TLDs fabricated in this work can be used for monitoring personal and environmental radioactivity.
본 연구에서는 Czochralski 법으로 양질의 $Li_2B_4O_7$ 단결정과 Cu, Mn, Mg를 활성제로 첨가한 $Li_2B_4O_7$ 계열 단결정을 육성하였다. 또한 이들을 TLD 소자로 제작하고, 감쇠율 및 에너지의존성의 열형광 특성을 조사하였다. 실온에 보관하면서 각 TLD들의 주 peak에 대한 감쇠율을 측정한 결과, 30일 동안 10% 내외의 감쇠율로 비교적 안정하였다. 소자 형태의 단결정 TLD가 분말 형태보다 감쇠율이 다소 낮게 나타났으며, 그 이유는 소자 형태의 단결정 TLD가 흡습성에 의한 영향을 적게 받기 때문인 것으로 생각된다. 그리고 각 TLD 소자의 광자에 대한 에너지의존성은 32 keV의 열형광 감도가 1.25 MeV의 $^{60}Co\;{\gamma}$ 선에 비해 약 85 % 정도이며, 이론적 계산값과 측정값이 대체로 잘 일치하는 결과이다. 이상에서와 같이, 본 연구에서 제작한 $Li_2B_4O_7:Cu$와 $Li_2B_4O_7:Mn$ 단결정 TLD는 X선에 대한 감쇠율 및 에너지의존성의 특성이 우수하다. 따라서 의료기관 및 산업체 분야에서 개인피폭선량 측정, 환경방사선 측정, 방사선 치료시의 선량 평가에 활용이 가능할 것으로 생각한다.