Development of a thermoluminescent Li2B4O7:Tm dosimeter
Description
With the aim to develop a material that shows the necessary properties for the production of a solid state radiation dosimeter thulium doped lithium tetraborate (Li2B4O7:Tm) was studied. This material shows a thermoluminescent effect (TL) and was produced in laboratory in policrystalline and glass forms. Several techniques were utilized to characterize this material: optical absorption, fluorescence, electron paramagnetic resonance and thermoluminescence. With these techniques the effect of the radiation on the Li2B4O7:Tm was studied through the electronic transitions (absorption and emission) of the Tm3+ as well the valence reduction Tm3+ Tm2+. This effect was indirectly corroborated through EPR data that showed an enhancement in the concentration of holes produced by radiation that are stabilized by the presence of the Tm3+ electron traps. The optimum impurity concentration was determined to be 2%(molar) to give a maximum sensitivity to radiation. In the glass form, the Li2B4O7:Tm is more resistant to radiation damage. In policrystalline form it showed a TL sensitivity four and half times higher than in the glass form. In the policrystalline form the Li2B4O7:Tm TL response is linear for seven orders of magnitude range of dose, with 10-4 Gy being the minimum detectable dose for a 13 mg powder sample. The dosimetric peak in the powder sample appeared at 2880C for a heating rate of 7,50C/s. Tm activation energy was determined to be 1.37 eV with a recombination of order 2.5. For routine dosimetry it was produced a sinterized pellet from 40 mg of Li2B4O7:Tm policrystalline powder that showed the basic and necessary characteristics for its application in several radiation fields. (Author)
Availability note (English)
Available from IPEN, Sao Paulo (Brazil).Abstract (Portuguese)
Visando desenvolver um material que apresentasse as propriedades necessarias para a producao de um dosimetro de radiacao de estado solido estudou-se, o tetraborato de litio impurificado com tulio (Li2B4O7:Tm). Este material apresenta o efeito termoluminescente (TL) e foi produzido em laboratorio nas formas policristalina e vitrea. Varias tecnicas foram utilizadas para a caracterizacao deste material: absorcao optica, fluorescencia, ressonancia paramagnetica e termoluminescencia. Com todas elas estudou-se o comportamento do Li2B4O7 e da impureza com a dose de radiacao e a reversao, por aquecimento, do efeito da radiacao. Determinou-se a presenca da impureza de Tm atraves da caracterizacao optica das transicoes eletronicas (absorcao e emissao) do Tm3+ bem como pela reducao por irradiacao da valencia do Tm3+ para Tm2+. Isto foi confirmado indiretamente por medidas magneticas (RPE) atraves do aumento do numero de buracos criados por irradiacao e que sao estabilizados pela presenca do Tm3+ que e uma armadilha para eletrons. No sentido de se maximizar a sensibilidade do material a radiacao determinou-se em 2% a concentracao otima da impureza de Tm. Na forma vitrea, o Li2B4O7:Tm apresentou-se mais resistente ao dano de radiacao do que na forma policristalina. Na forma de policristal o Li2B4O7:Tm apresentou uma sensibilidade TL quatro vezes e meia maior que na forma de vidro. A resposta TL do Li2B4O7:Tm policristalino a radiacao e linear num intervalo de sete ordens de grandeza sendo 10-4 Gy a dose minima detectavel para uma massa de 13 mg de po. O pico dosimetrico da amostra na forma de po foi obtido a 2880C para uma taxa de aquecimento de 7,50C/s com uma energia de ativacao de 1,37 eV e uma ordem de cinetica de recombinacao de 2,5. Para fins de utilizacao em dosimetria de rotina foi produzida uma pastilha de 40 mg de po de Li2B4O7:Tm policristalino que apresentou as caracteristicas basicas necessarias para a sua aplicacao em diversos campos de radiacao. (Autor)Additional details
Additional titles
- Subtitle (English)
- Production, characterization and physical studies
- Original title (Portuguese)
- Desenvolvimento de um dosimetro termoluminescente de Li
- Original subtitle (Portuguese)
- Producao, caracterizacao e estudo fisicos.
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 167 p.
INIS
- Country of Publication
- Brazil
- Country of Input or Organization
- Brazil
- INIS RN
- 15006972
- Subject category
- S46: INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis, Non-conventional Literature
- Descriptors DEI
- BORATES; ELECTRON SPIN RESONANCE; FABRICATION; IMPURITIES; LITHIUM COMPOUNDS; THERMOLUMINESCENCE; THERMOLUMINESCENT DOSEMETERS; THULIUM
- Descriptors DEC
- ALKALI METAL COMPOUNDS; BORON COMPOUNDS; DOSEMETERS; ELEMENTS; LUMINESCENCE; LUMINESCENT DOSEMETERS; MAGNETIC RESONANCE; MEASURING INSTRUMENTS; METALS; OXYGEN COMPOUNDS; RARE EARTHS; RESONANCE