專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全107 年第 52 題單選題
有關熱發光劑量計材料中添加Mg、Ti、Mn、Dy等物質之目的,下列何者正確?
A作為緩和劑
B增加劑量計的有效原子序
C產生介穩態能階正確答案
D增加鑑別輻射的能力
C正確答案
TLD 中添加活化劑(Mg、Ti、Mn、Dy)的目的是在能隙中產生介穩態(陷阱)能階,用以儲存輻射能量。
為什麼答案是 C
正解。Mg、Ti、Mn、Dy 等活化劑(activator/dopant)摻入晶體後,會在禁帶(能隙)中形成電子陷阱與電洞陷阱,即「介穩態能階」。輻射游離後電子被困其中,加熱才會釋放並發光。
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完整詳解
Pro · 無限重點 TLD 中添加活化劑(Mg、Ti、Mn、Dy)的目的是在能隙中產生介穩態(陷阱)能階,用以儲存輻射能量。
看到 TLD + 活化劑 → 直接想「陷阱能階(trap)」= 介穩態能階,這是熱發光的核心機制。
逐選項分析
A✕
緩和劑(moderator)是中子物理學的概念,用於減速中子(如核反應爐中的水、石墨),與 TLD 完全無關。屬於概念張冠李戴。
B✕ 陷阱
TLD 母材選擇(如 LiF)就是為了讓有效原子序接近組織(Zeff≈8.2),達成「組織等效」。添加微量活化劑量極少,並非為了改變有效原子序,反而要避免影響它。
C✓ 正確
正解。Mg、Ti、Mn、Dy 等活化劑(activator/dopant)摻入晶體後,會在禁帶(能隙)中形成電子陷阱與電洞陷阱,即「介穩態能階」。輻射游離後電子被困其中,加熱才會釋放並發光。
D✕
TLD 本身對不同射質的鑑別能力有限(需靠多片不同濾片組合的 TLD badge 才能區分),活化劑的功能是儲存能量,並非提升能譜鑑別能力。
常見 TLD 材料與活化劑對照
| 材料代號 | 母材 | 活化劑 | 特點 |
|---|
| TLD-100 | LiF | Mg, Ti | 組織等效,最常用 |
| TLD-600/700 | LiF(⁶Li/⁷Li) | Mg, Ti | 中子/光子鑑別 |
| TLD-200 | CaF₂ | Dy | 高靈敏度,環境劑量 |
| TLD-400 | CaF₂ | Mn | 高靈敏度 |
| TLD-500 | Al₂O₃ | C | OSL/TLD 兩用 |
B 是最大陷阱!很多人以為加東西就是為了「改變」有效原子序,但 TLD 設計邏輯反過來——母材本身已經組織等效,活化劑只是微量摻雜來「製造陷阱」,反而要小心不要破壞 Zeff。