Estudio de las propiedades termoluminiscentes del silicato de calcio (CaSiO3) producido por el método de Sol-Gel

Abstract

Los cristales de silicato de calcio se consideran excelentes materiales para su aplicación en la dosimetría de las radiaciones ionizantes, debido a su destacada propiedad de luminiscencia térmicamente estimulada (termoluminiscencia). En este trabajo se sintetizó silicato de calcio por el método de sol gel, usando como precursores: nitrato de calcio, tetraetoxisilano, ácido nítrico y solventes como 2-propanol más agua. Medidas de difracción de rayos X (DRX) muestran que, después de la síntesis por el método de sol-gel, no se consigue la cristalización del silicato de calcio. Se realizaron diferentes tratamientos térmicos (TT) entre 700 °C a 1400 °C para luego realizar medidas de DRX en los cuales se observa que a partir de las temperaturas de 1100 °C a 1300 °C se obtiene difractogramas que corresponden al silicato de calcio en sus fases más estables y serán considerados los más adecuados para el uso de este material como detector termoluminiscente (TL) debido a su buena respuesta en intensidad. Para una mejor evaluación de las propiedades dosimétricas del silicato de calcio obtenido por el método de sol-gel, se realizaron pastillas mediante prensado y sinterizado a 1100 °C por 2 horas. Una secuencia de cinco ciclos de exposición a dosis de radiación gamma 60Co de 1 Gy y tratamiento térmico a 500 °C por 30 min fueron realizados para estabilizar su respuesta TL de todas las pastillas de silicato de calcio. Una vez realizado el procedimiento de estabilización, fueron seleccionados tres grupos de pastillas con respuesta TL estables y similares, cada grupo de TT 1100 °C, TT 1200 °C y TT 1300 °C con curvas características que poseen tres picos para cada TT. También, realizamos medidas desvanecimiento de su respuesta TL (fading), donde las pastillas de TT 1100 °C y TT 1200 °C presentaron decaimiento de un pico TL a la temperatura de 114 °C y 150 °C, respectivamente. Por otro lado, las pastillas de TT 1300 °C tienen un pico TL que decae a la temperatura de 104 °C. Las pastillas de silicato de calcio fueron irradiadas con diferentes dosis gamma desde 20 mGy hasta 5 Gy, sus gráficos de intensidad TL frente a la dosis de irradiación nos muestra que el pico 2 de TT 1100 °C, TT 1200 °C y TT 1300 °C presentan crecimiento lineal indicando que las curvas de emisión TL son estables y sensibles. Se determino la energía de activación de las curvas de emisión TL de las pastillas con TT 1200 °C usando el método de deconvolución, encontrando que las energías de activación están entre 0.94 y 1.45 eV.