Síntese e investigação das propriedades termoluminescentes de nanopartículas de CaAl2O4 não dopado e dopado com Ce3+

Abstract

O aluminato de cálcio (CaAl2O4) é uma matriz muito empregada no estudo da luminescência persistente que pode ser causada por defeitos intrínsecos ou por dopagem, e também por suas aplicações avançadas que surgiram recentemente no campo de cerâmicas ópticas e estruturais. Estudos recentes mostram que esse material tem potencial de aplicação na área de dosimetria luminescente, ou seja, como detector de radiação ionizante de estado sólido. O objetivo do projeto de pesquisa foi sintetizar pós de CaAl2O4 não dopado e dopado com cério (Ce3+), pela síntese de combustão em solução; e investigar suas propriedades termoluminescentes para fins de aplicação em dosimetria. Na caracterização do pó foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X (DRX); análise termogravimétrica (TG), análise térmica diferencial (DTG) e calorimetria diferencial exploratória (DSC). Os efeitos de radiação ionizante (beta e/ou raios-X) do CaAl2O4 não dopado e dopado foram investigados utilizando a técnica de Termoluminescência (TL), e complementarmente a técnica de Radioluminescência (RL). Os parâmetros investigados foram a repetibilidade, reprodutibilidade, dose resposta, TM-Tstop e fading e a variação da taxa de aquecimento nas amostras, de forma a verificar a potencialidade de um novo material para a área de dosimetria.

Calcium aluminate (CaAl2O4) is a matrix widely used in the study of the persistent luminescence that can be caused by intrinsic defects or doping, and also for its advanced applications that have recently emerged in the field of optical and structural ceramics. Recent studies show that this material has potential for application in the area of luminescent dosimetry, that is, as a solid-state ionizing radiation detector. The objective of the research project was to synthesize undoped and cerium-doped CaAl2O4 powders (Ce3+), by solution combustion synthesis; and investigate its thermoluminescent properties for dosimetry application purposes. X-ray diffraction (XRD) techniques were used to characterize the powder; thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTGA), and differential scanning calorimetry (DSC). The effects of ionizing radiation (beta and/or X-rays) of undoped and doped CaAl2O4 were investigated using the Thermoluminescence (TL) technique, and it was supported by Radioluminescence (RL) technique. The parameters investigated were repeatability, reproducibility, dose-response, TM-Tstop, fading, and variation in the heating rate in the samples, to verify the potential of a new material for the dosimetry area.