Caracterización de materiales dosimétricos badasos en fósforo de halogenuros alcalinos y películas de diamante sintetizadas por el método de depósito por vapor químico

Abstract

Tesis de doctorado en ciencia de materiales. Los procesos de luminiscencia térmica y ópticamente estimulados tanto en halogenuros alcalinos con impurezas divalentes de europio como en las películas de diamante se explican en base a la producción de defectos y los centros luminiscentes para los primeros, como en la activación de las trampas para electrón y los sitios de recombinación radiactiva de los últimos. En el caso de los halogenuros alcalinos sujetos a una radiación ionizante, se observa que la formación de excitones autoatrapados (STE) son el producto de la excitación del ion halógeno o del atrapamiento de los electrones en centros V K producidos durante el proceso de ionización del halógeno. La recombinación radiactiva del exciton autoatrapado produce una luminiscencia característica, mientras que la recombinación no radiactiva causa la formación de pares de centros F-H. Existe evidencia experimental que ha demostrado que en este mismo tipo de cristales expuestos. a radiación no ionizante UV alrededor de 230 nm se producen defectos similares. Esta situación es interesante ya que los fotones de 230 nm (5.3 eV) no pueden crear excitones directamente, ya que este proceso se consigue con al menos 7.7 eV. El presente trabajo investiga este proceso y aporta información experimental que incluye el uso de técnicas de termoluminiscencia (TL) y luminiscencia ópticamente estimulada (LOE) para caracterizarlo. En todos los casos e independientemente del tipo de radiación utilizada se encontró que la emisión provenía de la transición 4/5d(t2g)-4/(8S712) del ion Eu2 , caracterizada por una banda ancha centrada en 420 nm y una componente adicional en

460 nm de origen posiblemente intrínseco. Se determine la participación de los centros F

y Fz participan en los procesos termoluminiscente y de luminiscencia ópticamente estimuladas, lográndose identificar aquellos picos de TL estrictamente asociados a los centros F (pico en 470 K para el KCl: Eu2+) y Fz (pico en 370 K). Además, mediante un proceso de fotoestimulación selectiva se obtuvo evidencia de que el centro F (pico en

470 K) está directamente involucrado en el proceso de luminiscencia ópticamente estimulada. Los resultados obtenidos indican la existencia de un mecanismo común en la formación de defectos del tipo Frenkel en los halogenuros de potasio, conjuntamente con La probable existencia de un mecanismo similar al excitónico responsable por la forrnación de estos defectos. Respecto a los procesos luminiscentes estimulados (TL y LOE) en películas de diamante (químicamente inertes, no tóxicas, biocompatibles e insensibles al desafío por radiación) sintetizadas por la técnica de depósito de vapor químico sobre sustratos de silicio, estas exhiben respuestas TL alrededor de 418, 458 y 547 K cuando su crecimiento fue asistido por un filamento caliente mientras, que las crecidas usando una fuente de microondas como activador mostraron un pico alrededor: de 585 K. En ambos casos, la conducta del pico dosimétrico exhibió dos regiones: una. Lineal y otra supralineal dependiendo de la dosis; además el espectro de excitación de la TL indicó que la máxima eficiencia para generar TL con luz UV se encuentra en el rango de 210-215 nm. La dependencia lineal con la dosis se obtuvo hasta 16 minutos de exposición a luz UV monocromática y hasta 300 Gy para las muestras irradiadas con rayos p. Los parámetros que caracterizan los centros de recombinación luminiscente, la

energía de activación y el factor de frecuencia se determinaron· de los datos experimentales a través de ajustes no lineales usando el modelo de Randall-Wilkins y se estimó que estaban en los rangos 0.13 eV-1.7 eV y 5.44 x 102 - 5.67xl016 s-1,

respectivamente. Finalmente, se puede concluir que la eficiencia TL y LOE de las películas de diamante es apropiada para su utilización como dosímetros de radiación, toda vez que el diamante es un dosímetro ideal debido a su equivalencia con el tejido humane y a su compatibilidad biológica.