Síntesis y propiedades termoluminiscentes de nuevos fósforos de ZnO dopados con Ce

Abstract

Durante el desarrollo de la presente tesis se llevó a cabo un estudio sistemático de las propiedades termoluminiscentes de nuevos fósforos de ZnO dopados con Ce, y del efecto que tiene la molienda mecánica sobre estas propiedades. Las muestras de ZnO:Ce fueron sintetizadas por un método de precipitación controlada en baño químico. Los polvos obtenidos se sometieron a molienda mecánica durante 6 minutos y se fabricaron pastillas las cuales posteriormente fueron sometidas a un tratamiento térmico. El Ce se incorporó al ZnO de dos formas: añadiendo el Ce durante la reacción (ZnO:Ce AR), y añadiendo el Ce durante la molienda (ZnO:Ce AM), obteniéndose mejores resultados con el segundo método, por lo que la investigación se enfocó en las muestras dopadas de esa forma. Los estudios de difracción de rayos X revelaron que las muestras presentan la estructura hexagonal zincita correspondiente al ZnO, así como la presencia de CeO2. Los espectros de fotoluminiscencia del ZnO:Ce mostraron un apagamiento de la emisión y un desplazamiento al azul al compararlo con el espectro del ZnO puro, confirmando la presencia del Ce en la estructura cristalina del material. Se realizaron tratamientos térmicos con diferentes temperaturas y se encontró que la curva de brillo con características termoluminiscentes más adecuadas para aplicaciones en dosimetría termoluminiscente se obtiene al tratar el ZnO:Ce a 900 ᵒC. El ZnO:Ce sometido a 6 minutos de molienda y a un tratamiento térmico de 900 ᵒC durante 24 horas presenta una curva de brillo sencilla al ser irradiado con partículas beta, con máximos localizados aproximadamente a 230ᵒC y 315ᵒC, temperaturas adecuadas para la dosimetría termoluminiscente, así como un hombro que aparece cercano a los 100 ᵒC. Este material presenta una sensibilidad 380 veces mayor que la del ZnO puro y sin moler, y 0.18 = 9/50 veces la sensibilidad del TLD 100, representando a la fecha el fósforo de ZnO más sensible reportado. La reproducibilidad de las muestras mejora con la molienda, con una desviación estándar de 1.1% valor dentro de los límites aceptados en dosimetría termoluminiscente y un rango de linealidad de 8 a 128 Gy. Los resultados anteriores muestran que el ZnO:Ce reportado en esta tesis presenta características adecuadas que lo sitúan como candidato para ser utilizado en dosimetría termoluminiscente en el área clínica.