Correlación de propiedades termoluminiscentes y de resonancia paramagnética electrónica del silicato de estroncio dopado con tierras raras para su potencial uso en dosimetría de radiaciones

Abstract

Se ha estudiado el Sr2SiO4 dopado con tierras raras, debido a sus propiedades termoluminiscentes y a su elevado potencial de uso en la dosimetría de radiaciones ionizantes y no ionizantes. En este estudio se sintetizaron fósforos de Sr2SiO4 puro y dopados con Gd, Ce, Yb y Tb mediante el método de Reacción en Estado Sólido. El análisis estructural de estos materiales se llevó a cabo mediante Difracción de Rayos X (DRX), que reveló la formación del Sr2SiO4. El análisis de refinamiento de Rietveld de las muestras contiene dos fases correspondientes a la fase Sr2SiO4 (81.0%) y Sr4B3.7Si0.3O10.15 (19.0%). Además, el análisis mostró la formación del Sr2SiO4. Las muestras de Sr2SiO4 dopadas con Tb mostraron una mayor sensibilidad TL en las pruebas realizadas. En el proceso de preparación se utilizaron concentraciones de Tb comprendidas entre el 0,03 % y el 0,8 %. La mejor sensibilidad TL se observa en las muestras en polvo dopadas 0,2 mol% Tb, que presentan una curva de brillo con dos picos a 100 °C y 190 °C. El pico TL a 100 °C es más intenso pero inestable a temperatura ambiente, mostrando una alta tasa de decaimiento en un corto periodo de tiempo. Por otro lado, el pico TL a 190 °C presenta una buena estabilidad, por lo que se han caracterizado sus propiedades TL para posibles aplicaciones en dosimetría de radiaciones. Las muestras de Sr2SiO4 dopadas con 0,2% de Tb fueron irradiadas con diferentes dosis de radiación gamma y beta. El pico TL a 190 °C crece con la dosis de radiación, mostrando un comportamiento lineal. Un comportamiento similar se observó para las muestras irradiadas con partículas beta en el rango de dosis de 1 Gy a 50 Gy. Se realizaron diferentes tratamientos térmicos entre 500 °C y 900 °C durante dos horas para todas las muestras de Sr2SiO4 con el fin de sensibilizar su respuesta TL. Las muestras tratadas térmicamente a 900 °C mostraron la mejor respuesta TL. El número de picos y los parámetros cinéticos asociados a los picos de brillo TL del fósforo Sr2SiO4 dopado con Tb tras la irradiación gamma se analizaron mediante el método Tm- Tstop y de deconvolución. Mediante el uso de la técnica de resonancia paramagnética electrónica (EPR), se estudió los centros de defectos inducidos por la radiación e identificó los centros de defectos responsables de las medidas de brillo TL. El espectro observado a temperatura ambiente es una superposición de al menos tres centros de defectos.