Luminescence stimulée optiquement - Optically stimulated luminescence
En physique , la luminescence stimulée optiquement (OSL) est une méthode de mesure des doses de rayonnement ionisant . Il est utilisé dans au moins deux applications:
- Datation par luminescence de matériaux anciens: principalement des sédiments géologiques et parfois des poteries cuites, des briques, etc., bien que dans ce dernier cas la datation par thermoluminescence soit plus souvent utilisée
- Dosimétrie des rayonnements , qui est la mesure de la dose de rayonnement accumulée dans les tissus des travailleurs de la santé, du nucléaire, de la recherche et autres, ainsi que dans les matériaux de construction dans les régions de catastrophe nucléaire
La méthode utilise des électrons piégés entre les bandes de valence et de conduction dans la structure cristalline de certains minéraux (le plus souvent le quartz et le feldspath ). Les sites de piégeage sont des imperfections du réseau - impuretés ou défauts . Le rayonnement ionisant produit des paires électron-trou: les électrons sont dans la bande de conduction et les trous dans la bande de valence . Les électrons qui ont été excités vers la bande de conduction peuvent être piégés dans les pièges à électrons ou à trous. Sous la stimulation de la lumière, les électrons peuvent se libérer du piège et entrer dans la bande de conduction. À partir de la bande de conduction, ils peuvent se recombiner avec des trous piégés dans des pièges à trous. Si le centre avec le trou est un centre de luminescence (centre de recombinaison radiative), une émission de lumière se produira. Les photons sont détectés à l'aide d'un tube photomultiplicateur . Le signal du tube est ensuite utilisé pour calculer la dose que le matériau avait absorbée.
Le dosimètre OSL offre un nouveau degré de sensibilité en donnant une lecture précise aussi basse que 1 mrem pour les photons de rayons X et gamma avec des énergies allant de 5 keV à plus de 40 MeV. La mesure de dose équivalente maximale du dosimètre OSL pour les photons rayons X et gamma est de 1000 rem. Pour les particules bêta avec des énergies de 150 keV à plus de 10 MeV, la mesure de dose varie de 10 mrem à 1000 rem. Le rayonnement neutronique avec des énergies de 40 keV à plus de 35 MeV a une plage de mesure de dose de 20 mrem à 25 rem. En imagerie diagnostique, la sensibilité accrue du dosimètre OSL le rend idéal pour la surveillance des employés travaillant dans des environnements à faible rayonnement et pour les travailleuses enceintes.
Pour effectuer la datation OSL, des grains minéraux doivent être extraits de l'échantillon. Il s'agit le plus souvent de grains dits grossiers de 100 à 200 μm ou de grains fins de 4 à 11 μm. Parfois, d'autres granulométries sont utilisées.
La différence entre la datation au radiocarbone et l'OSL est que la première est utilisée pour dater les matières organiques, tandis que la seconde est utilisée pour dater les minéraux. Les événements qui peuvent être datés en utilisant OSL sont, par exemple, la dernière exposition du minéral au soleil; Mungo Man , la plus ancienne découverte humaine d'Australie, a été datée de cette manière. Il est également utilisé pour dater les dépôts de sédiments géologiques après leur transport par voie aérienne ( sédiments éoliens ) ou fluviaux ( sédiments fluviaux ). En archéologie, la datation OSL est appliquée aux céramiques: l'événement daté est l'heure de leur dernier chauffage à une température élevée (supérieure à 400 ° C).
La récente datation OSL d'outils en pierre en Arabie a repoussé l'hypothèse de la date "hors d'Afrique" de la migration humaine en arrière de 50 000 ans et a ajouté un chemin possible de migration du continent africain vers la péninsule arabique au lieu de traverser l'Europe.
La méthode OSL la plus populaire est appelée régénération aliquote unique (SAR).