열발광
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1. 본문
열발광(Thermoluminescence)은 특정 결정질 물질이 이전에 전자기 복사 또는 기타 이온화 방사선으로부터 에너지를 흡수했다가, 가열될 때 빛의 형태로 다시 방출하는 현상을 말합니다. 흑체 복사와는 다른 현상입니다.
열발광의 원리:1. 에너지 흡수: 결정질 물질이 방사선(전자기 복사, 이온화 방사선 등)에 노출되면, 물질 내의 전자가 에너지를 흡수하여 높은 에너지 준위(들뜬 상태)로 이동합니다. 이 전자는 결정 구조 내의 결함(trap)에 갇히게 됩니다.
2. 가열: 물질을 가열하면, 갇혀 있던 전자가 열에너지를 얻어 결함(trap)에서 빠져나와 원래의 낮은 에너지 준위(바닥 상태)로 돌아갑니다.
3. 빛 방출 (열발광): 전자가 바닥 상태로 돌아가면서 흡수했던 에너지를 빛의 형태로 방출합니다. 이 방출되는 빛이 열발광입니다.
열발광의 활용:
- 연대 측정: 열발광은 도자기, 기와 등 고고학 유물의 연대 측정에 활용됩니다. 유물이 가마에서 구워질 때 축적되었던 에너지가 모두 방출되고, 이후 시간이 흐르면서 자연 방사선에 의해 다시 에너지가 축적됩니다. 유물을 가열하여 방출되는 빛의 양을 측정하면 유물이 만들어진 시기를 추정할 수 있습니다.
- 방사선량 측정: 열발광 선량계(TLD)는 방사선에 노출된 양을 측정하는 데 사용됩니다. 방사선에 노출된 TLD를 가열하면 방출되는 빛의 양이 방사선량에 비례하므로, 이를 통해 방사선 피폭량을 알 수 있습니다.
- 진위 판별: 열발광 측정법은 문화재의 진위 여부를 판별하는 데에도 사용될 수 있습니다.
열발광 측정법 (TL 측정법):열발광 측정법은 옛날 도자기 등의 연대 측정에 사용되는 방법입니다. 도자기가 가마에서 구워질 때 자체 에너지가 모두 방출되고, 이후 자연 방사선에 의해 에너지가 축적됩니다. 발굴된 도자기를 가열하면 축적된 에너지를 잃고 빛을 방출하는데, 이때 방출된 빛을 측정하여 연대를 추정합니다.
열발광은 물질의 성질을 연구하는 데에도 활용되며, 발광 스펙트럼이나 강도를 분석하여 물질의 특성을 파악할 수 있습니다.
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