base di conoscenza
CTRL+F per cercare la tua parola chiave

Luminescenza otticamente stimolata

Metodo di misurazione delle dosi di radiazioni, spesso utilizzato nella datazione dei minerali

In fisica, la luminescenza otticamente stimolata (OSL) è un metodo per misurare le dosi da radiazioni ionizzanti. È utilizzato in almeno due applicazioni:

  • Datazione a luminescenza di materiali antichi: principalmente sedimenti geologici e talvolta ceramiche, mattoni ecc., Sebbene in quest'ultimo caso la datazione a termoluminescenza sia usata più spesso
  • Dosimetria delle radiazioni, che è la misurazione della dose di radiazioni accumulata nei tessuti della sanità, del nucleare, della ricerca e di altri lavoratori, nonché nei materiali da costruzione nelle regioni del disastro nucleare

Il metodo fa uso di elettroni intrappolati tra le bande di valenza e conduzione nella struttura cristallina di alcuni minerali (più comunemente quarzo e feldspato). I siti di intrappolamento sono imperfezioni del reticolo: impurità o difetti. La radiazione ionizzante produce coppie elettrone-buco: gli elettroni sono nella banda di conduzione e i buchi nella banda di valenza. Gli elettroni che sono stati eccitati nella banda di conduzione possono rimanere intrappolati negli elettroni o trappole a foro. Sotto la stimolazione della luce gli elettroni possono liberarsi dalla trappola ed entrare nella banda di conduzione. Dalla banda di conduzione possono ricombinarsi con fori intrappolati in trappole. Se il centro con il foro è un centro di luminescenza (centro di ricombinazione radiativa) si verificherà l'emissione di luce. I fotoni vengono rilevati usando un tubo fotomoltiplicatore. Il segnale dal tubo viene quindi utilizzato per calcolare la dose che il materiale ha assorbito.

Il dosimetro OSL offre un nuovo grado di sensibilità fornendo una lettura accurata a partire da 1 mrem per i fotoni a raggi X e gamma con energie che vanno da 5 keV a più di 40 MeV. La misura della dose massima equivalente del dosimetro OSL per i fotoni a raggi X e gamma è di 1000 rem. Per le particelle beta con energie da 150 keV a oltre 10 MeV, la misurazione della dose varia da 10 mrem a 1000 rem. Le radiazioni di neutroni con energie da 40 keV a più di 35 MeV hanno un intervallo di misurazione della dose da 20 mrem a 25 rem. Nell'imaging diagnostico la maggiore sensibilità del dosimetro OSL lo rende ideale per il monitoraggio dei dipendenti che lavorano in ambienti a bassa radiazione e per le lavoratrici gestanti.

Per eseguire la datazione OSL, i grani minerali devono essere estratti dal campione. Più comunemente si tratta dei cosiddetti grani grossolani di 100-200 μm o grani fini di 4-11 μm. Occasionalmente vengono utilizzate altre granulometrie.

La differenza tra datazione al radiocarbonio e OSL è che il primo è usato per datare materiali organici, mentre il secondo è usato per datare minerali. Gli eventi che possono essere datati usando OSL sono, ad esempio, l'ultima esposizione del minerale alla luce solare; Mungo Man, la più antica scoperta umana in Australia, era datato in questo modo. Viene anche usato per datare la deposizione di sedimenti geologici dopo che sono stati trasportati per via aerea (sedimenti eolici) o fiumi (sedimenti fluviali). In archeologia, la datazione OSL è applicata alla ceramica: l'evento datato è il momento del loro ultimo riscaldamento ad alta temperatura (oltre i 400 ° C).

La recente datazione OSL di strumenti in pietra in Arabia ha spinto indietro l'ipotesi della data "fuori dall'Africa" ​​della migrazione umana di 50.000 anni e ha aggiunto un possibile percorso di migrazione dal continente africano alla penisola arabica anziché attraverso l'Europa.

Il metodo OSL più popolare si chiama rigenerazione a singola aliquota (SAR).