Термолюминесценция — это форма люминесценции , которая проявляется некоторыми кристаллическими материалами, такими как некоторые минералы, когда ранее поглощенная энергия электромагнитного излучения или другого ионизирующего излучения повторно испускается в виде света при нагревании материала. Это явление отличается от явления излучения черного тела .
Высокоэнергетическое излучение создает электронные возбужденные состояния в кристаллических материалах. В некоторых материалах эти состояния захватываются или задерживаются на длительные периоды времени локализованными дефектами или несовершенствами в решетке, прерывающими нормальные межмолекулярные или межатомные взаимодействия в кристаллической решетке. Квантово-механически эти состояния являются стационарными состояниями , которые не имеют формальной зависимости от времени; однако они энергетически нестабильны, поскольку флуктуации вакуума всегда «подталкивают» эти состояния. Нагревание материала позволяет захваченным состояниям взаимодействовать с фононами , т. е. колебаниями решетки, быстро распадаться на состояния с более низкой энергией, вызывая при этом испускание фотонов .
Количество люминесценции пропорционально первоначальной дозе полученного излучения. При термолюминесцентном датировании это может быть использовано для датирования захороненных объектов, которые были нагреты в прошлом, поскольку ионизирующая доза, полученная от радиоактивных элементов в почве или от космических лучей , пропорциональна возрасту. Это явление было применено в термолюминесцентном дозиметре, устройстве для измерения дозы излучения, полученной чипом из подходящего материала, который носит человек или помещает вместе с объектом.
Термолюминесценция является распространенным геохронологическим инструментом для датирования керамики или других обожженных археологических материалов, поскольку тепло опустошает или сбрасывает термолюминесцентную подпись материала (рисунок 1). Последующая перезарядка этого материала от окружающего излучения может быть затем эмпирически датирована с помощью уравнения:
Возраст = (впоследствии накопленная доза окружающего облучения) / (накопленная доза за год)
Этот метод был модифицирован для использования в качестве инструмента анализа пассивной миграции песка (рисунок 2). [1] Исследование показывает прямые последствия, возникающие в результате неправильного пополнения голодающих пляжей с использованием мелкого песка. Питание пляжей является проблемой во всем мире и привлекает большое внимание из-за миллионов долларов, ежегодно тратящихся на то, чтобы поддерживать пляжи красивыми для туристов, [2] например, в Вайкики , Гавайи. Было обнаружено, что пески размером 90–150 мкм (очень мелкий песок) мигрируют из зоны набегающего потока на 67% быстрее, чем песчинки размером 150–212 мкм (мелкий песок; рисунок 3). Кроме того, было показано, что метод обеспечивает пассивный метод контроля пополнения песка и пассивный метод наблюдения за речным или другим поступлением песка вдоль береговых линий (рисунок 4). [1]
