Efecto del tratamiento térmico en muestras comerciales de microdiamante HPHT en sus propiedades luminiscentes y dosimétricas sometido a radiación beta

Abstract

En el presente trabajo, se informa sobre un estudio comparativo del efecto del tratamiento térmico (TT) acumulativo, a temperaturas de 400, 500, 800 y 1000 °C durante 1 hora, en las propiedades luminiscentes (TL, AG y OSL) de cuatro muestras comerciales de polvo de microdiamante HPHT (MD-HPHT) con un rango de tamaño de 10-600 micras adquiridos a PlasmaChem. Las mediciones e irradiaciones para el análisis luminiscente fueron realizadas con el lector RISØ TL/OSL (radiación β, 90Sr/90Y) modelo DA-20. El análisis de las curvas de brillo TL, decaimientos AG y OSL, así como el comportamiento con la dosis y repetibilidad se estudiaron con y sin TT. Las curvas de brillo TL se componen principalmente de dos bandas anchas, la primera se ubica de temperatura ambiente (TA) a 127 °C y la segunda entre 127-400 °C. TT a temperaturas más altas (800 y 1000 °C) producen un desplazamiento del pico máximo de TL hacia zonas de mayor temperatura. Después de TT a 1000 °C, la repetibilidad de las curvas TL, AG y OSL se mejoró significativamente con desviaciones por debajo del 3.5 % para cada uno de los casos estudiados. Se observó que el desvanecimiento de la señal TL en 24 horas inmediatamente después de la irradiación a TA fue alrededor del 49-60 % sin TT y del 18-26 % después del TT a 1000 °C, en contraste con un fuerte desvanecimiento de la señal OSL a TA. Adicionalmente, se proporciona una caracterización detallada de las muestras por Raman, PL, FTIR, XRD, SEM, EDS y XPS, con el fin de evaluar la calidad del cristal de diamante, los defectos y la composición de la superficie de las muestras de microdiamantes disponibles comercialmente. Las propiedades y aplicaciones potenciales de (MD-HPHT) dependen de las características morfológicas y estructurales, el contenido de impurezas, la química de la superficie, el proceso HPHT, la limpieza y los métodos de purificación utilizados. Comúnmente esta importante información es desconocida y no proporcionada por los proveedores. Los resultados demuestran que las muestras MD-HPHT poseen propiedades ópticas, estructurales y superficiales comparables a las del diamante sintético de alta calidad, lo cual evidencia el potencial prospectivo del uso de microdiamantes HPHT en el desarrollo de detectores y dosímetros de radiación adecuados para la evaluación de la dosis de radiación ionizante.