光致发光(Optically stimulated luminescence, OSL)辐射探测技术是利用OSL材料暴露于电离辐射后，用特定波长的光激发该材料，其发出的特征光强度与材料所受辐射剂量成正比的特性进行辐射剂量检测。记录一段时间内累积辐射剂量的OSL辐射探测器称为OSL剂量计。目前由于其全光学读数无需加热，读出时间短，可重复读数等众多优点，不仅被世界各地数百万的辐射工作者所使用，还被广泛应用于医学、考古学、地质学以及航空航天等领域。本文主要目标是通过高温熔融-淬冷及热处理技术制备一系列稀土离子(Tb3+, Dy3+, Eu3+)掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷OSL材料，研究其在实时辐射剂量检测领域应用的可能性。实验通过X射线衍射技术(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征玻璃及玻璃陶瓷的结构。改变稀土离子掺杂浓度及结晶热处理温度等条件，以制备最佳剂量学性能的NaCaPO4玻璃陶瓷OSL材料。通过荧光光谱(PL)、吸收光谱、热释光特性(TL)以及连续波光激励发光(CW-OSL)特性对所制备材料的光学性能做了系统的研究。吸收和PL光谱的获得，确定了最佳的激发波长及信号探测方法。对于剂量学研究，系统的研究了稀土掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷的剂量响应特性、OSL信号衰退及循环使用特性。得到了如下的研究结果：（1）Tb3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷：XRD图谱显示基体玻璃具有无定形的非晶态结构，对基体玻璃在550 ℃热处理120 min后，所有样品的XRD图谱显示出尖锐的特征峰，基体玻璃中析出NaCaPO4晶体。FT-IR红外光谱显示了玻璃中存在[BO3]、[BO4]和[PO4]网络结构，并通过O−P−O, P−O−B, B−O和P═O等化学键相连接。激发及发射光谱显示最佳激发光波长在370 nm处, 对应Tb3+在7F6 → 5D3能级对间跃迁。最佳发射光波长在545 nm处，对应Tb3+在5D4 → 7F5能级对间跃迁。TL光谱显示Tb3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷在180 ± 5 ℃处具有一个宽的特征峰。OSL信号8天衰退了65%，随后保持稳定。样品显示良好的循环使用特性，并且在0.03- 1000 Gy范围内具有良好的剂量响应特性。（2）Dy3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷：最佳激发光波长为351 nm, 对应Dy3+: 6H15/2 → 4M15/2, 6P7/2能级间跃迁；最佳发射光波长为575 nm, 对应Dy3+: 4F9/2 → 6H13/2能级间跃迁。稀土Dy3+作为激活离子诱导材料发光；最佳Dy3+掺杂浓度为0.25 mol%，掺杂更多Dy3+离子发生浓度猝灭效应。随着预热温度或者预热时间的增加，OSL强度明显下降。TL曲线显示该材料在195 ± 5 ℃处具有一个宽的特征峰。OSL信号5天衰退了76.11%，随后保持稳定。样品显示良好的循环使用特性和宽剂量响应范围：0.02- 1000 Gy。（3）Eu3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷：最佳激发光波长为395 nm, 对应Eu3+：7F0 → 5L6能级间跃迁；最佳发射光波长为619 nm，对应Eu3+：5D0 → 7F2能级间跃迁。8 s的光激发后OSL初始强度衰减至峰值的1/e，可应用于实时剂量在线检测。TL曲线显示该材料在198 ± 5 ℃处具有一个宽的特征峰。OSL信号8天衰退了66.77%，随后保持稳定。Eu3+掺杂NaCaPO4玻璃陶瓷样品对离子辐射显示高的灵敏度，Low-Z (Zeff ≈ 10.16)，和宽剂量响应范围：0.02- 1000 Gy。