Báo cáo nghiên cứu khoa học PHÁT QUANG CƯỠNG BỨC QUANG CỦA THẠCH ANH TỰ NHIÊN

Năm 1985, lần đầu tiên Huntley, Gdfrey-Smith và Thewalt đã công bố phương pháp đo liều tích luỹ mới, đó là phương pháp phát quang cưỡng bức quang (Optical stimulated luminescence - OSL). Về bản chất, quá trình OSL khá giống quá trình phát quang cưỡng bức nhiệt (TSL), ở đây sự cưỡng bức quang sử dụng năng lượng của các photon quang học với các kỹ thuật khác nhau như:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học " PHÁT QUANG CƯỠNG BỨC QUANG CỦA THẠCH ANH TỰ NHIÊN " PHÁT QUANG CƯỠNG BỨC QUANG CỦA THẠCH ANH TỰ NHIÊN Trần Ngọc, Sở Giáo dục & Đào tạo Quảng Bình Vũ Xuân Quang, Viện Khoa học Vật Liệu, TT KHTN&CNQG Nguyễn Mạnh Sơn, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế I. Mở đầu: Năm 1985, lần đầu tiên Huntley, Gdfrey-Smith và Thewalt đã công bốphương pháp đo liều tích luỹ mới, đó là phương pháp phát quang cưỡng bứcquang (Optical stimulated luminescence - OSL). Về bản chất, quá trình OSL khágiống quá trình phát quang cưỡng bức nhiệt (TSL), ở đây sự cưỡng bức quang sửdụng năng lượng của các photon quang học với các kỹ thuật khác nhau như: bứcxạ cưỡng bức có cường độ không đổi (continuous wave, CW); bức xạ cưỡng bứccó cường độ được điều biến tăng tuyến tính từ không đến giá trị cực đại (linearmodulation OSL, LM-OSL), hoặc cưỡng bức bằng các xung ánh sáng có độ rộngxung khác nhau (Pulse OSL, POSL). Như vậy, phương pháp OSL khá đa dạng, 61đây là phương pháp hỗ trợ tốt và trong một số trường hợp là duy nhất trong việcđo liều tích luỹ, đặc biệt cho các vật liệu được lưu giữ hoặc tồn tại trong điềukiện nghèo ánh sáng. Ngoài ra, OSL còn được dùng như một công cụ để nghiêncứu bản chất, cấu trúc các tâm, bẫy và các quá trình chuyển động của các điện tửtrong vật liệu TSL [13]. Phương pháp OSL dùng ánh sáng cưỡng bức liên tục có cường độ khôngđổi (continuous wave-CW) được lấy từ một nguồn đèn hồ quang công suất cao(thông qua hệ kính lọc hoặc máy đơn sắc) hoặc một laser liên tục có bước sóngtrong vùng thích hợp, thông thường, tín hiệu OSL được đo tại một vị trí bướcsóng quanh cực đại có trong phổ OSL và được ghi cho đến khi sự phát quang kếtthúc (các bẫy kích hoạt quang đều trống), vì vậy dạng đường cong tín hiệu làđường cong suy giảm phát quang [3,4,6,13]. Trong LM-OSL, cường độ ánh sáng cưỡng bức được điều biến tăng từkhông đến giá trị lớn nhất. Có nhiều cách điều biến cường độ ánh sáng, điều biếncường độ dòng nuôi nguồn kích (laser hoặc đèn - điều biến điện), tạo ra sự thayđổi tuyến tính công suất phát sáng của nguồn, hoặc có thể điều biến bằng cáchdùng một kính lọc trung tính được điều khiển bằng môtơ có các tốc độ quét khácnhau trên đường đi của chùm tia phát ra từ nguồn sáng có cường độ không đổi(điều biến quang) [4,6,7,11]. Thạch anh là một khoáng vật được dùng nhiều trong tính tuổi bằngphương pháp phát quang cưỡng bức, các nghiên cứu về OSL của thạch anh dùngcác kỹ thuật CW-OSL và LM-OSL cho thấy đường cong suy giảm OSL củathạch anh khá phức tạp. Kết quả phân tích của nhóm tác giả Bailey (1998) chothấy đường cong là tổ hợp của ba thành phần suy giảm theo động học bậc một. 62Thành phần “nhanh”, “trung bình” và “chậm” tùy thuộc vào tốc độ tái bắt tươngứng, các thành phần đó thể hiện một cách rõ nét khi dùng kỹ thuật LM-OSL[4,12]. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày các kết quả nghiên cứu về OSL củathạch anh tự nhiên Việt Nam dùng các các kỹ thuật CW-OSL và LM-OSL, cáckỹ thuật đo và kết quả thực nghiệm được trình bày và thảo luận. Nguồn kích (Laser hoặc đèn dãi rộng) Kính trung tính PMT Môtơ Kính lọc Kính lọc Khuếch Giao G Mẫ u PC đạ i tiếp Cặp nhiệt Hình 1: Sơ đồ cấu tạo hệ đo LM-OSL với nguồn sáng kích thích bằng laser hoặc đèn dãi rộng sử dụng kính lọc điều biến cường độ dùng kính trung tính. II. Các kỹ thuật thực nghiệm: Các tinh thể thạch anh từ mỏ Lục Yên, Tỉnh Yên Bái được sử dụng trongcác nghiên cứu này là các đơn tinh thể có kích thước khá lớn. Đầu tiên chúngđược xử lí nhiều lần trong axit HCl và HF để làm sạch các loại khoáng khác, sauđó được cắt mài thành tấm có kích thước 5x5x3 mm3 và được xử lý nhiệt trong 63không khí ở 500 oC trong 3 giờ. Tất cả các mẫu được chiếu xạ bằng tia X ở chếđộ 30 KV-20 mA-20 phút (liều tương đương tại bề mặt mẫu 1 phút chiếu là 50Gy). Phổ OSL được thực hiện bằng việc kích thích ánh sáng có bước sóng 514,5nm từ laser Argon (có công suất thiết kế 2.5 W và làm việc ở chế độ công suất tiara 100 mW), bức xạ OSL thu nhận thông qua một hệ quang học có đơn sắcSPM2 dùng cách tử và nhân quang điện R928, tất cả các công đoạn đo đạc và xửlý mẫu đều được thực hiện dưới ánh sáng đèn đỏ. OSL dùng các kỹ thuật kíchthích liên tục (CW) và điều biến cường độ (LM) được thực hiện trên hệ đo chi Thanh đốttiết được chỉ ra ở hình 1. Trường hợp kích thích bằng ánh sáng dải rộng có bướcsóng nằm trong khoảng từ 420 nm đến 560 nm dùng một đèn halogen 150 Wghép với kính lọc GG420. Mẫu được đặt trên thanh giá bằng nichrome trong mộtcryostat có thể điều khiển nhiệt độ của mẫu (trong dải nhiệt từ 77 oK đến 750oK), có cửa sổ truyền qua bằng thạch anh. Cường độ ánh sáng cưỡng bức đượcđiều biến bằng cách dùng một kính lọc trung tính chiều dài 160 mm (cường độánh sáng thay đổi tuyến tính trên suốt chiều dài của kính) gắn với một môtơ quayđều, tốc độ có thể thay đổi tạo nên sự thay đổi cường độ ánh sáng kích thích vớicác tốc độ khác nhau trên bề mặt mẫu. Tín hiệu OSL được tách khỏi ánh sángkích thích thông qua hệ kính lọc U340 (có vùng truyền qua từ 300 nm đến 400nm). 3. Kết quả và thảo luận 3.1 Phổ bức xạ OSL Cêng ®é OSL (®vt®) Dùng ánh sáng có bước sóng514,5 nm của laser Argon kích thích ...