Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The widespread use of ionizing radiation in medicine and industry, associated with the
known risks that this type of radiation can cause, has motivated the search for new radiation
detectors, seeking improvements in the dosimetric characteristics and in the cost of production
in comparison with commercial dosimeters disseminated. The motivation of this work is,
therefore, to produce new thermoluminescent detectors through improved routes. Unusual
elements in CaSO 4 matrix doping, such as terbium (Tb) and ytterbium (Yb), were used as
dopants in this matrix, as well as the europium (Eu), the thulium (Tm) and the silver (Ag),
resulting in samples of CaSO 4 :Eu,Tb, CaSO 4 :Tb,Yb, CaSO 4 :Tm,Ag and CaSO 4 :Eu,Ag that
were prepared by means of an adaptation of the method developed by Yamashita (1971). The
route of synthesis is based on the mixture of calcium carbonate (CaCO 3 ) and dopant oxide
(except for silver, incorporated in the form of metalic nanoparticles) in a solution of sulfuric
acid. The mixture is heated until all the acid evaporates and only the powder of the material
remains. In this route, the sulfuric acid is collected and can be reused. The phosphors produced
were characterized by X-ray diffraction and radioluminescence techniques. The silver particles,
produced by the polyol method, were characterized by scanning electron microscopy.
Composites were obtained from the addition of Teflon to the phosphors. The
thermoluminescence (TL) and the optically stimulated luminescence (OSL) of the new
materials produced were investigated. Thermoluminescent characteristics such as sensitivity,
linearity, reproducibility, minimum detectable dose, kinetic order and fading were evaluated
and discussed. The CaSO 4 :Tb,Eu composites showed TL glow curves with peaks at
temperatures of 170 °C, 270 °C and 340 °C. The CaSO 4 :Tb,Yb composites presented TL glow
curves with peaks at temperatures of 90 °C, 160 °C, 240 °C and 340 °C. CaSO 4 :Tm showed
peaks at temperatures of 140 °C and 225 °C and the CaSO 4 :Tm,Ag presented peaks at
temperatures of 140 °C, 280 °C and 380 °C. All composites showed a linear and reproducible
dose response. The TL emission spectrum of the composites was also evaluated. The samples
of calcium sulfate doped with europium and silver particles (CaSO 4 :Eu,Ag) showed great
potential for applicability in the OSL dosimetry. / O amplo uso das radiações ionizantes na medicina e na indústria, associado aos riscos
conhecidos que esse tipo de radiação pode provocar, tem motivado o desenvolvimento de novos
detectores de radiação, buscando melhorias nas características dosimétricas e no custo de
produção em comparação com os dosímetros comercialmente difundidos. A motivação deste
trabalho foi, portanto, produzir novos detectores termoluminescentes a partir de rotas
aprimoradas. Elementos não usuais na dopagem do CaSO 4 , como o térbio (Tb) e o itérbio (Yb),
foram empregados como dopantes dessa matriz, assim como o európio (Eu), o túlio (Tm) e a
prata (Ag), resultando em amostras de CaSO 4 :Eu,Tb, CaSO 4 :Tb,Yb, CaSO 4 :Tm,Ag e
CaSO 4 :Eu,Ag, que foram preparadas por meio de uma adaptação do método desenvolvido por
Yamashita et al. (1971). A rota de síntese baseia-se na mistura do carbonato de cálcio (CaCO 3 )
e do óxido dos dopantes (exceto para a prata, incorporada na forma de nanopartículas metálicas)
numa solução de ácido sulfúrico. A mistura é aquecida até que todo o ácido evapore e reste
somente o pó do material. Nessa rota, o ácido sulfúrico é recoletado e pode ser reutilizado. Os
fósforos produzidos foram caracterizados por técnicas de difração de raios X e de
radioluminescência. As partículas de prata, produzidas pelo método poliol, foram
caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. Compósitos foram obtidos a partir da
adição de Teflon aos fósforos. A termoluminescência (TL) e a luminescência opticamente
estimulada (LOE) dos novos materiais produzidos foram investigadas. Características
termoluminescentes como sensibilidade, linearidade, reprodutibilidade, dose mínima
detectável, ordem de cinética e desvanecimento foram avaliadas e discutidas. Os compósitos de
CaSO 4 :Tb,Eu apresentaram curvas de emissão TL com picos às temperaturas de 170 °C, 270 °C
e 340 °C. Os compósitos de CaSO 4 :Tb,Yb apresentaram curvas de emissão TL com picos às
temperaturas de 90 °C, 160 °C, 240 °C e 340 °C. O CaSO 4 :Tm apresentou picos em
temperaturas de 140 °C e 225 °C. Já o CaSO 4 :Tm,Ag apresentou picos em temperaturas de
140 ºC, 280 ºC e 380 ºC. Todos os compósitos apresentaram respostas lineares à dose e
reprodutíveis. Também foi avaliado o espectro de emissão TL dos compósitos. As amostras de
sulfato de cálcio dopado com európio e partículas de prata (CaSO 4 :Eu,Ag) demonstraram
grande potencial para aplicabilidade na dosimetria LOE.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:ri.ufs.br:123456789/5288 |
| Date | 25 February 2017 |
| Creators | Junot, Danilo Oliveira |
| Contributors | Souza, Divanizia do Nascimento |
| Publisher | Universidade Federal de Sergipe, Pós-Graduação em Física, UFS, Brasil, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFS, instname:Universidade Federal de Sergipe, instacron:UFS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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