Publicação: Caracterização óptica da matriz vítrea de fluorofosfato dopada com óxido de disprósio e sua aplicação em dosimetria termoluminescente
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL
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Resumo
Os dosímetros são dispositivos fundamentais para a segurança radiológica em diversos
ambientes, e materiais compostos por terras-raras, como o disprósio (Dy), têm se
mostrado eficientes para esse uso devido às suas propriedades ópticas e de luminescência.
Neste estudo, seis matrizes vítreas de fluorofosfato com diferentes tempos de tratamentos
térmicos (1, 2, 3, 6 ,10 e 20 horas) com a composição NaPO3-CaF2-AlF3 (NCAL), dopada
com Dy2O3, foram caracterizadas por técnicas ópticas, visando sua aplicabilidade
dosimétrica. A espectroscopia de absorção UV-Vis permitiu identificar transições
eletrônicas e a presença de uma lacuna de níveis de energia na região visível, onde ocorre
fotoluminescência e possível armadilhamento de elétrons, reforçando seu potencial
luminescente. A fotoluminescência (PL), realizada com variação de temperatura, mostrou
estabilidade nos comprimentos de onda de emissão e indicou transferência de energia
entre bandas, especialmente em temperaturas elevadas. A espectroscopia de tempo de
vida de luminescência (TV) foi empregada para medir a permanência dos elétrons em
estados excitados, e os resultados mostraram que a irradiação não alterou
significativamente a estrutura da matriz. Por fim, a termoluminescência (TL) foi utilizada
para determinar a resposta dosimétrica da matriz, onde a amostra tratada termicamente
por duas horas demonstrou o pico TL mais estável e linearidade de resposta favorável
entre 1 e 9Gy, sugerindo ser adequada para aplicações dosimétricas. Os achados destacam
a viabilidade da matriz NCAL dopada com disprósio como material promissor para
dosímetros, especialmente os que possuem tratamento térmico de 1h, 2h e 10h com
estabilidade estrutural e propriedades luminescentes robustas.
Abstract
Dosimeters are critical devices for radiological safety in diverse environments, and rareearth-doped materials, such as dysprosium (Dy), have shown promising potential due to
their optical and luminescent properties. This study investigates six Dy₂O₃-doped NaPO₃-
CaF₂-AlF₃ (NCAL) fluorophosphate glass matrices subjected to different thermal
treatment times (1, 2, 3, 6, 10, and 20 hours) to evaluate their dosimetric applicability.
Optical characterization techniques revealed key insights into the material’s behavior.
UV-Vis absorption spectroscopy identified electronic transitions and an energy bandgap
in the visible region, linked to photoluminescence (PL) and electron trapping, which
confirmed the material’s luminescent potential. Temperature-dependent PL analysis
demonstrated stable emission wavelengths and energy transfer between bands at elevated
temperatures. Luminescence lifetime spectroscopy indicated that irradiation did not
significantly alter the glass matrix structure, suggesting robustness under radiation
exposure. Thermoluminescence (TL) dosimetry highlighted the sample treated for 2 hours
as the most stable, exhibiting a linear dose-response between 1 and 9 Gy, favorable for
practical applications. Additionally, samples with 1h, 2h, and 10h thermal treatments
showed enhanced structural stability and luminescent properties. These findings
underscore the viability of Dy-doped NCAL glass matrices, particularly those with
optimized thermal processing, as robust materials for dosimeters. The study provides a
foundation for further exploration of rare-earth-doped glasses in precision dosimetry and
radiation detection technologies.
Palavras-chave
Disprósio, Matriz vítrea, Formação cristalina, Dosimetria, Dysprosium,, Glass matrix, Crystalline formation,, Optics, Thermoluminescence, Dosimetry.
Citação
SILVA, Vitor de Oliveira. Caracterização óptica da matriz vítrea de fluorofosfato dopada com óxido de disprósio e sua aplicação em dosimetria termoluminescente. 2025. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5084.
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