Desenvolvimento e caracterização de um detector de radiação oticamente estimulável baseado na alexandrita natural brasileira
Carregando...
Arquivos
Data
2024-03-05
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A Luminescência Opticamente Estimulável (OSL) é uma das principais técnicas usadas em dosimetria médica e pessoal das radiações ionizantes. OSL é a luminescência emitida pela recombinação de cargas liberadas opticamente de armadilhas específicas dentro de um material previamente irradiado por radiação ionizante. Apesar de diversas vantagens do uso dessa técnica em relação a outras usadas em dosimetria ainda há somente dois detectores comerciais disponíveis, baseados em Al2O3:C e o BeO, o que justifica a busca por novos materiais OSL para a dosimetria. Dentro desse contexto, o objetivo deste projeto foi estudar a luminescência da alexandrita natural (BeAl2O4:Cr3+) incorporada em uma matriz polimérica para diferentes exposições de radiação através da técnica OSL, e também identificar os centros luminescentes do material com uso da Radioluminescência (RL). Para isso foram estudas amostras oriundas da Bahia e de Minas Gerais; as amostras foram investigadas em função da dose de radiação para exposições a radiação ionizante. Foram produzidas pastilhas nas proporções de 40%, 20% e 10% do mineral incorporado na matriz polimérica e avaliados com o uso da técnica de OSL. As medidas de OSL foram realizadas usando um leitor Risø e os parâmetros avaliados foram a dose-resposta, repetibilidade, reprodutibilidade, fading, dose mínima detectável, e a influência da temperatura e do estímulo óptico nas curvas OSL obtidas. De forma geral, foi possível ajustar modelos matemáticos com três componentes que melhor descreveram o sinal OSL. Adicionalmente, a amostra demonstrou sensibilidade em relação a todas as radiações utilizadas e a todos os estímulos ópticos empregados. As medidas de RL revelaram centros de luminescência que podem ser atribuídos às impurezas Cr3+, Mn4+ e Fe3+, indicando que estes podem ser os responsáveis pelo sinal de luminescência opticamente estimulada da alexandrita.
Optically Stimulated Luminescence (OSL) is one of the main techniques used in medical and personal dosimetry of ionizing radiation. OSL is the luminescence emitted by the recombination of charges optically released from specific traps within a material previously irradiated by ionizing radiation. Despite several advantages of using this technique in relation to others used in dosimetry, there are still only two commercial detectors available, based on Al2O3:C and BeO, which justifies the search for new OSL materials for dosimetry. Within this context, the objective of this project was to study the luminescence of natural alexandrite (BeAl2O4:Cr3+) incorporated in a polymeric matrix for different radiation exposures using the OSL technique, and also to identify the luminescent centers of the material using Radioluminescence (RL). For this purpose, samples from Bahia and Minas Gerais were studied; the samples were investigated as a function of radiation dose for exposures to ionizing radiation. Pellets were produced in proportions of 40%, 20% and 10% of the mineral incorporated into the polymeric matrix and evaluated using the OSL technique. OSL measurements were performed using a Risø reader and the parameters evaluated were dose-response, repeatability, reproducibility, fading, minimum detectable dose, the influence of temperature and optical stimulus on the OSL curves obtained. In general, it was possible to adjust mathematical models with three components to better describe the OSL signal. Additionally, the sample demonstrated sensitivity to all the radiation types used and to all optical stimuli employed. RL measurements revealed luminescence centers that can be attributed to impurities Cr3+, Mn4+ and Fe3+, indicating that these may be responsible for the optically stimulated luminescence signal of alexandrite.
Optically Stimulated Luminescence (OSL) is one of the main techniques used in medical and personal dosimetry of ionizing radiation. OSL is the luminescence emitted by the recombination of charges optically released from specific traps within a material previously irradiated by ionizing radiation. Despite several advantages of using this technique in relation to others used in dosimetry, there are still only two commercial detectors available, based on Al2O3:C and BeO, which justifies the search for new OSL materials for dosimetry. Within this context, the objective of this project was to study the luminescence of natural alexandrite (BeAl2O4:Cr3+) incorporated in a polymeric matrix for different radiation exposures using the OSL technique, and also to identify the luminescent centers of the material using Radioluminescence (RL). For this purpose, samples from Bahia and Minas Gerais were studied; the samples were investigated as a function of radiation dose for exposures to ionizing radiation. Pellets were produced in proportions of 40%, 20% and 10% of the mineral incorporated into the polymeric matrix and evaluated using the OSL technique. OSL measurements were performed using a Risø reader and the parameters evaluated were dose-response, repeatability, reproducibility, fading, minimum detectable dose, the influence of temperature and optical stimulus on the OSL curves obtained. In general, it was possible to adjust mathematical models with three components to better describe the OSL signal. Additionally, the sample demonstrated sensitivity to all the radiation types used and to all optical stimuli employed. RL measurements revealed luminescence centers that can be attributed to impurities Cr3+, Mn4+ and Fe3+, indicating that these may be responsible for the optically stimulated luminescence signal of alexandrite.
Descrição
Palavras-chave
Luminescência opticamente estimulada, Alexandrita, Pastilhas, Radioluminescência, Dosimetria, Optically stimulated luminescence, Alexandrite, Pellets, Radioluminescence, Dosimetry
Como citar
NUNES, M. C. S. Desenvolvimento e caracterização de um detector de radiação oticamente estimulável baseado na alexandrita natural brasileira. Orientador: Neilo Marcos Trindade. 2024. 100 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais) – Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista, Sorocaba, 2024.