Disporsiyum katkılı çinko borat fosforların termolüminesans yöntemi kullanılarak dozimetrik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, beta ışınlamasıyla disporsiyum (Dy+3) katkılı çinko borat (ZnB2O4) fosforlarının termolüminesans (TL) araştırmaları rapor edilmiştir. % 1, % 2, % 3, % 4, % 5 ve % 10 Dy-katkılı ZnB2O4 fosforlar, başlangıç oksitleri [çinko oksit (ZnO), borik asit (H3BO3) ve katkı yapılacak elementin oksidi (Dy2O3)] kullanılarak nitrik asit yöntemiyle hazırlanmıştır. Hazırlanan toz örnekler, X-ışını kırınımı (XRD) ile karakterize edilmiştir. Toz örneklerin beta radyasyon dozuna bağlılığı, termolüminesans tekniğiyle araştırılmıştır. Toz örneklerin TL özellikleri, Risø TL/OSL DA-20 okuyucu sistemiyle ölçülmüştür. TL emisyonu, 330-480 nm arasında ileten bir filtre paketi (Schott BG-39 ve Corning 7-59) yoluyla dedekte edilmiştir. TL ışıma eğrileri, 450 ºC'ye kadar 5 ºC/s sabit ısıtma oranında ısıtma ile elde edilmiştir. 90Sr/90Y beta radyasyonuna (40 mCi) maruz bırakılan toz örneklerin doz-cevap eğrileri, 143 mGy-60 Gy doz aralığında araştırılmıştır. Toz örneklerin artan radyasyon dozları için doz-cevapları ve minimum dedekte edilebilir doz değerleri belirlenmiştir. Beta radyasyonuna karşı ZnB2O4:Dy toz örneklerinin TL-doz cevapları, oldukça lineer bir cevap göstermiştir. 207-232 oC'de yüksek sıcaklık piki gösteren %3 Dy-katkılı ZnB2O4 toz örneğinin minimum dedekte edilebilir doz değeri, (0,041 Gy) olarak belirlenmiştir. %1, %2, %4, %5 ve %10 Dy-katkılı ZnB2O4 toz örneklerinin minimum dedekte edilebilir doz değerleri ise, sırasıyla (0,077 Gy), (0,075 Gy), (0,093 Gy), (0,074 Gy) ve (0,162 Gy) olarak belirlenmiştir. Toz örneklerin lüminesans şiddetlerinin düşük radyasyon dozları için kullanılabilme olasılığının olduğu gösterilmiştir. Deney sonuçları, ZnB2O4:Dy toz örneklerinin radyasyon dozimetresi için beta-ışını termolüminesans dozimetre (TLD) malzemesi olarak potansiyel bir kullanıma sahip olduğunu göstermektedir.

This paper reports the thermally stimulated luminescence (TL) studies of dysprosium (Dy3+) doped zinc borate (ZnB2O4) phosphors by beta-ray irradiation. Dy-doped ZnB2O4 phosphors at 1%, 2%, 3%, 4%, 5% and 10% (by weight) were prepared by the nitric acid method using the starting oxides [zinc oxide (ZnO), boric acid (H3BO3) and doped element oxide (Dy2O3)]. The prepared powder samples were characterized by X-ray diffraction (XRD). Dependence on the dose of beta-ray radiation of the powder samples was investigated by the thermoluminescence technique. TL properties of the powder samples were measured with Risø TL/OSL DA-20 reader. TL emission was detected through a filter pack (Schott BG-39 and Corning 7-59) transmitting between 330-480 nm. TL glow curves were obtained with heating at a constant heating rate of 5 oC/s up to 450 oC. The dose response curves of the powder samples exposed to 90Sr/90Y beta radiation (40 mCi) were investigated in the dose range from 143 mGy to 60 Gy. Dose responses and minimum detectable dose values for increasing radiation doses of the powder samples were determined. The TL-dose responses of the ZnB2O4:Dy powder samples to beta-ray radiation have shown a quite linear response. Minimum detectable dose value of 3% Dy-doped ZnB2O4 powder sample which shows a high temperature peak at 207-232 oC was determined as 41 mGy. Minimum detectable dose values for 1%, 2%, 4%, 5% and 10% Dy-doped ZnB2O4 powder samples were also determined as 77 mGy, 75 mGy, 93 mGy, 74 mGy and 162 mGy, respectively. Luminescence intensities of the powder samples were shown to be likely to be used for low radiation doses. The experiment results showed that ZnB2O4:Dy powder samples had potential use as the materials of beta-ray thermoluminescence dosimeter (TLD) for radiation processing dosimetry.