Propriedades termoluminescentes e ópticas de cristais de BaF IND.2 puro e dopados.

• Main Author: Ferraz, Gilberto Marcon
• Other Authors: Watanabe, Shigueo
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2000
• Subjects: Condensed matter; Matéria condensada; Termoluminescência; Thermoluminescence
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43133/tde-02122013-142422/

Propriedades ópticas e termoluminescentes (TL) em cristais de BaF IND.2 não dopados (ND I, ND II e ND III), bem como dopados com 20, 50, 80, 130 e 200 ppm de Dy POT.3+, foram investigadas. Como é conhecida na literatura, a preparação de amostras puras é quase impossível. Por isso, com exceção da amostra ND I, todas as nossas amostras apresentaram em maior ou menor grau a presença de íons Ce POT. 3+. A amostra ND I mostrou-se ser a mais \"pura\" de todas. As irradiações e as medidas de absorção óptica (AO) foram realizadas a temperatura ambiente. As curvas de emissão TL das amostras ND II e III apresentaram emissões mais intensas do que a da ND I, indicando que estas possuem maior conteúdo de Ce POT.3+. A emissão TL das amostras dopadas com Dy POT.3+ cresceu com a concentração até perto de 50 ppm, estacionando para concentrações acima desse valor. Foram observados picos TL nas seguintes faixas de temperatura (taxa de aquecimento: 1,7 °C/s): pico 1, 70°C (apenas ND); pico 2, 120-160 °C; pico 3, 190-210 °C e pico 4, em torno de 250°C. Os picos mais intensos (2 e 3) cresceram linearmente, de 1 a 10 Gy; supralinearmente de 10 a 750 Gy e gradualmente saturaram-se após 750 Gy. A decomposição espectral desses picos TL, das amostras dopadas com Dy POT.3+, era composta pelas emissões dos íons Dy POT.3+ (479 e 570 nm) e dos íons Ce POT.3+ (330 nm), bem como por uma banda larga entre 350-500 nm. Esta última emissão também compôs o espectro da emissão TL das amostras não dopadas. O espectro de AO da amostra ND I não mostrou nenhuma banda de absorção antes ou após irradiação, confirmando seu grau de pureza. Em contrapartida, os espectros de AO das amostras ND II e III e daquelas dopadas com Ce POT.3+ mostraram bandas originadas por transições eletrônicas 4f POT.1 7 5d POT.1 dos íons Ce POT.3+ e de seus aglomerados (200, 220, 245, 290 e 330 nm) antes e após irradiação. Bandas características dos íons Dy POT.2+ (transições 4f POT.10 7 4f POT.9 5d POT.1: 830, 672, 550, 440, 302, 272 e 200 nm) foram induzidas pela irradiação nos espectros de AO das amostras dopadas com Dy POT.3+. A radiação também induziu o aparecimento de bandas largas nos espectros de AO das amostras ND II e ND III (300, 460 e 700 nm). Provavelmente, estas bandas sejam devido aos íons Ce POT.2+, centros fotocrômicos (um íon Ce POT.3+ adjacente a uma vacância de um íon F- que armadilhou dois elétrons) e centros fotocrômicos ionizados. Correlações entre as bandas de AO induzidas pela radiação e os picos TL foram encontradas devido a monitorização destas bandas após as amostras serem submetidas a sucessivos tratamentos térmicos isócronos, Foram propostos mecanismos para a emissão TL das amostras não dopadas e dos picos TL em 150 °C e 200 °C das amostras dopadas com Ce POT.3+. === Optical and thermoluminescent (TL) properties of undoped BaF2 crystals (ND I, ND II and ND III), as well as of those doped with 20, 50, 80, 130 and 200 ppm of Dy3+ have been investigated. It is known in literature that the preparation of pure samples is almost impossible. Hence, the crystals here investigated contain Ce3+ , except the ND I sample. This sample is the purest one as optical absorption (OA) and TL measurements indicated. The 60CO gamma-irradiation and OA measurements were carried out at room temperature. The TL glow curves of ND II and III samples presented emission intensity much larger than that of ND I, indicating that they contain larger amount of Ce3+ ions. The TL response of Dy-doped samples increased from 20 to 50 ppm, but from 50 ppm on it kept constant . Following TL peaks were observed (heating rate: 1.7 °C/s): peak 1, 70 °C (only ND 1); peak 2, 120-160 °C; peak 3, 190-210 °C and peak 4, around 250 °C. The more intense TL peaks (2 and 3) grew linearly for dose below 10 Gy, supralinearly between 10 and 750 Gy and gradually saturated beyond 750 Gy. The emission spectra of these TL peaks in the Dy3+ doped samples, was composed of 479 and 570 nm bands due to Dy3+ and 330 nm band due to Ce3+ emissions, as well as a large band between 350-500 nm. This last emission was also observed in the TL emission spectra of undoped samples. The OA spectrum of ND I sample presented hardly any absorption band, before or after irradiation. On the other hand, the OA spectra of ND II, III and Dy3+ doped samples showed bands arising from 4f1 5d1 transitions of Ce3+ ions and their clusters (200, 220, 245, 290 and 330 nm), before and after irradiation. Characteristic bands of Dy2+ ions (4f10 4f9 5d1 transitions: 830, 672, 550, 440, 302, 272 and 200 nm) were induced by irradiation in the OA spectra of Dy3+-doped samples. The radiation also induced broad bands in the OA spectra of ND II and III samples (300, 460 and 700 nm). Probably, these bands are due to Ce2+, photochromic centers (a Ce3+ ion adjacent to a anion vacancy that has trapped two electrons) and ionized photochromic centers. The correlations between the induced OA bands and the TL peaks were found by isochronal annealings. TL emission mechanism in undoped samples due to Ce3+ ions and of TL peaks at 150 °C and 200 °C in Dy-doped samples have been proposed