人体的牙釉质中有一种矿物质羟基磷灰石，当受到电离辐射照射后，会形成稳定性的自由基，这种自由基的寿命可达几万年。用ESR电子自旋共振技术来测量这种稳定性自由基的浓度，则可进行剂量估算；再加上这种稳定性自由基的寿命很长，因此可进行剂量回顾与重建。

ESR电子自旋共振技术是目前国际上承认的两大辐射生物剂量计之一。此方法最大的难点即误差的主要来源，是从整个ESR信号中除去一个合适的本底信号值。还应注意一点是门牙牙釉质的唇面和舌面，用ESR剂量计进行估算时是不一样的。其原因是门牙唇面接受较多太阳光的照射，本底信号会高。因此有人估计使用唇面牙釉质进行剂量估算往往比实际要高0.8Gy左右。在用ESR作剂量重建时，样本牙釉质的准备可用化学蚀刻法（Chemical etching）来降低本底信号的强度，用长波紫外线来区分开牙釉质和牙实质；并用磷酸来除去牙釉质表面的信号中心，磷酸的最佳浓度为42%，可使本底信号下降30%。

ESR电子自旋共振技术作为宇宙辐射剂量计非常合适。作为宇宙生物剂量计除符合一般生物剂量计的要求外，还有一些特殊功能:（1）能够持续记录累积剂量，并可在返回地面时阅读；（2）剂量计不会被丢失、忘记或别人拿去。ESR电子自旋共振技术符合所有这些特殊的要求。

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