Confecção e caracterização de dosímetro luminescente de óxido de alumínio dopado com magnésio.

• Autor(a) principal: José Francisco Sousa Bitencourt
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://doi.org/10.11606/D.3.2008.tde-30092008-150315

O objetivo desse trabalho é confeccionar e caracterizar dosímetros luminescentes de óxido de alumínio, dopados com o elemento químico magnésio, para aplicação em dosimetria das radiações ionizantes. O óxido de alumínio é obtido pelo método do precursor polimérico; através da obtenção de resina polimérica que resulta em material cerâmico em pó após tratamentos térmicos em temperaturas específicas. As análises dosimétricas são realizadas durante ciclos de aquecimento de amostras que já tenham absorvido certa quantidade de radiação ionizante, ou dose radioativa, é a chamada Termoluminescência. Neste trabalho as fontes radioativas são emissoras de radiação- ou raios-X, que são mais presentes nos campos da radioterapia, radiodiagnóstico, geração de energia elétrica e estudos científicos. Devido às propriedades físicas do cristal, ocorre emissão de luz quando elétrons e buracos recebem energia térmica, permitindo a sua liberação de estados quânticos meta-estáveis e a recombinação com cargas opostas, liberando fótons no espectro UV/visível. A análise química por ICP AES indica as concentrações de 0,47; 0,88; 1,33; 2,61 e 3,36 mol% de Mg2+ para as cinco amostras preparadas com diferentes massas do reagente MgCO3; estes valores indicam que o procedimento para obtenção das amostras foi realizado com uniformidade adequada e, portanto, os resultados alcançados são proporcionais às concentrações de Mg2+. Inicialmente, analisando os resultados da difração de Raios-X, percebe-se que a menor temperatura utilizada para a calcinação do material cerâmico não foi suficiente para que se obtivesse a fase estrutural desejada (fase alfa), uma vez que a estrutura gama não exibiu propriedades dosimétricas para doses baixas. Este fato implicou em tratamentos térmicos adicionais em temperatura superior (1100°C). Os difratogramas obtidos comprovam a viabilidade do processo e metodologia, com amostras altamente cristalinas e ausência de fases desconhecidas que poderiam ocorrer caso houvesse contaminação. As medidas de TL acusaram uma forte emissão luminescente na região do espectro visível e UV, com picos de emissão em 125, 200, 280, 350 e 430°C, aproximadamente. Os últimos não puderam ser estudados para doses baixas, pois suas intensidades são sobrepostas pela incandescência do porta amostras. Entretanto, o pico de emissão em 200°C mostrou comportamento satisfatório e, portanto, empregado para estudos mais aprofundados. Os picos de alta temperatura (280, 360 e 430ºC) exibiram ótima resposta luminescente para altas doses absorvidas (acima de 100 Gy), sem que seu ponto de saturação fosse alcançado para doses de até 1 kGy. Variando sensivelmente a energia do feixe de irradiação foi possível determinar que a luminescência do material apresenta baixa dependência energética para energias abaixo de 40 keV, o que está de acordo com a teoria de interação energia/matéria. Acima desta energia, há diminuição do fenômeno fotoelétrico em detrimento do espalhamento Compton. As imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Transmissão detectaram, nas amostras dopadas, a presença de estruturas superficiais compostas por espinélio (MgAl2O4) sobre aglomerados de Al2O3. Este resultado faz crer que a ocorrência desta camada superficial aumenta significativamente a concentração de centros de recombinação e, conseqüentemente, a intensidade de emissão também é aumentada.