硅酸盐系列的无机磷光体是一种极具应用潜力的基质材料,尤其是Mg₂SiO₄系列,其掺杂稀土后具有良好的热释光灵敏度,可以制备出具有良好性能的热释光剂量材料。本文首先通过高温固相法制备了Mg₂SiO₄:RE（RE=Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Tm、Yb）系列样品。对比纯Mg₂SiO₄和Mg₂SiO₄:RE的热释光谱（TL）发现,随着稀土的掺入,晶格扭曲产生晶体缺陷,这些缺陷和稀土离子的半径有关;Mg₂SiO₄中的两个不同Mg²⁺格位允许稀土离子替换,使样品中热释光峰位发生不同程度的变化;同一样品中,热释光峰随波长会发生偏移表明稀土发光和缺陷之间有紧密联系;通过对比稀土掺杂Mg₂SiO₄:RE的热释光,发现Mg₂SiO₄:Tb的热释光性能最好,因此选用Tb作为掺杂离子进行系统研究。其次,通过改变制备方法（高温固相法和微波加热法）制备了Mg₂SiO₄:x mol%Tb（x=0.5,1,3,5,7）系列样品。通过X射线晶体衍射（XRD）表征发现,两种方法合成的样品均为硅酸镁晶相,其荧光光谱（PL）和热释光谱（TL）均为Tb³⁺的f-f跃迁,不易受周围晶体场的影响,高温固相法的样品热释光发光强度更强,对X射线的热释光响应灵敏度更高;电子顺磁共振谱（EPR）测试结果表明晶格中存在有未成对的电子,其g张量为1.9986。第三,通过改变初始原料（分别以氧化镁和碱式碳酸镁作为镁源）制备了Mg₂SiO₄:x mol%Tb（x=0.5,1,3,5,7）系列样品。其XRD结果表明使用高温固相法且氧化镁为镁源合成的样品的结晶强度更好;从PL结果可以发现,两种初始原料合成的Mg₂SiO₄:Tb的荧光均为Tb³⁺的发射;使用热释光测试后,发现氧化镁作为镁源合成的样品有两个主热释光峰分别在196℃、317℃,而使用碱式碳酸镁（Mg（OH）₂?4MgCO₃?5H₂O）合成的样品其热释光峰分别在196℃、245℃、317℃,表明初始原料的不同会影响样品中的缺陷分布状态,从而影响热释光的发光峰位。Mg₂SiO₄:3 mol%Tb的热释光性能最佳。第四,使用高温固相法和微波加热法分别制备了Mg₂SiO₄:Tb,M（M=Li,Na,Ca,Al,Ga）系列样品。对比金属离子和Tb共掺杂样品的XRD发现,双掺并没有改变Mg₂SiO₄晶相;对样品进行扫描电镜测试（SEM）发现,由微波法合成的样品的微观结构与单掺相比有所变化,由聚集的球状变为块状结构;从PL结果可知,双掺可以有效提高样品的发光效率,不同合成方法合成的双掺样品的TL强度有所差异,微波法中Mg₂SiO₄:3 mol%Tb,3 mol%Na的热释光灵敏度最高,高温固相法中Mg₂SiO₄:3 mol%Tb,3 mol%Al的热释光灵敏度最高,其190℃的热释光峰强度最强且基本为单峰,可以用于热释光剂量计的开发和研制。总之,本论文通过对制备方法与原料、掺杂元素、掺杂浓度和共掺杂金属离子的调控,实现了对硅酸镁热释光剂量材料的制备、性能调控及发光机理的研究,结果表明,Mg₂SiO₄掺杂系列样品是一种优质的热释光剂量材料,在热释光剂量学领域具有潜在的应用前景。