Dosimetría termoluminiscente de cristales de KCl:Eu2+ y KBr:Eu2+ irradiados con luz UV y radiación ionizante.

Rodrigo Meléndrez Amavizca (1996, [Tesis de doctorado])

Recientemente, se han realizado desarrollos muy importantes relacionados con la fabricación e investigación de nuevos materiales termoluminiscentes. Estos deben ser adecuados para la detección y medición de la radiación ionizante (rayos x, α, β y ϒ) y no ionizante (luz ultravioleta). El estudio de estos materiales tiene muchas aplicaciones médicas; por ejemplo en rayos x, quimioterapia y en investigaciones científicas relacionadas con el cáncer humano y el medio ambiente (agujero de ozono). En el presente trabajo, estudiamos las propiedades termoluminiscentes de los cristales de KCl:Eu2+ irradiados con luz UV (202 y 240 nm), rayos x, α, β, y ϒ. En el caso del KBr:Eu2+, solamente irradiamos con luz UV (202 y 240 nm) y rayos x suaves; sin embargo, en el último caso escogimos distintos tratamientos térmicos (773 y 873 K) durante media hora. Las curvas de TL del KCl:Eu2+ irradiado con radiación ionizante y luz UV (202 nm) muestran características comunes; un pico de alta intensidad alrededor de 470 K y uno de baja intensidad cerca de 370 K. Sin embargo, para muestras irradiadas con luz de 240 nm, el pico de TL de 470 K es bajo en intensidad mientras el pico de TL de 370 K tiene una alta intensidad. Las curvas de TL del KBr:Eu2+ irradiado con luz UV de 202 nm al igual que con rayos x suaves son muy similares. Irradiando con luz UV de 240 nm obtenemos una curva de TL más complicada (deconvolución de seis picos de TL). Todos los picos tienen una respuesta lineal de la TL integrada como función del tiempo de irradiación, excepto el primer pico (337 K) el cual no tiene dicho comportamiento que podría ser debido a su fuerte fading. En resumen, los detectores termoluminiscentes de KCl:Eu2+ y KBr:Eu2+ son adecuados para aplicaciones dosimétricas tanto para radiación ionizante como no ionizante. Además, hemos obtenido las curvas de excitación de TL de cristales mixtos KBrxCl1-x : Eu2+. En los casos de x ≥ 0.50 encontramos dos picos; el primero está centrado en 205 nm, asociado con la banda a del KBr puro (Kristianpoller N. e Israeli M., 1970). El segundo pico está en la región de 230 a 240 nm, dependiendo del ion Eu2+ en el cristal mixto. Los picos de 230 y 238 nm en el KClLEu2+ y KBr:Eu2+ respectivamente, son los límites para x=0 y x=1 en los cristales mixtos. Para el caso de x ≤ 0.40 solamente observamos el segundo pico. Los resultados de nuestro trabajo están de acuerdo con los obtenidos por (Aguirre de Carcer et al, 1988). Las bandas de luminiscencia de la termoluminiscencia que observamos en el KCl:Eu2+ estén centrados en 419 nm, debidos a los dipolos de europio y es posible que tengamos a dos bandas anchas traslapadas en 439 y 478 nm, que son debidas a precipitados metaestables del tipo EuCl2. En el caso del KBr:Eu2+ tenemos dos bandas, una centrada en 423 nm, debida a la emisión de europio y otra en 459 nm debida a precipitados metaestables del tipo EuBr2.

Recently, there have been many significant developments related with the fabrication and performance of new thermoluminescent (TL) materials. These materials must be adequate to detect and measure ionizing (x-rays, x, α, β, and ϒ) and non-ionizing (UV light) radiation. These materials have many medical applications; for example in x-rays, chemotherapy and scientific research related with human cancer and the environment (the ozone hole). In the present work, we study the thermoluminescent properties of the KCl:Eu2+ single crystals irradiated with UV light (202 and 240 nm), x-rays, x, α, β, and ϒ. In the case of the KBr:Eu2+, we have irradiated only with UV light (202 and 240 nm) and soft x-rays, however in the last case, we have chosen different annealing treatments (773 and 873 K) during half an hour. The TL glow curves of KCl:Eu2+ irradiated with ionizing radiation and UV light (202 nm) show common features; a high intensity peak around 470 K and a low intensity one near 390 K. However, for samples irradiated with 240 nm UV light the 470 K TL peak is low in intensity while the 370 K TL peak has high TL intensity. The glow curves of TL for the KBr:Eu2+ irradiated with UV light of 202 nm as well as with soft x-rays is very similar. Irradiation with UV light of 240 nm give rise to a TL glow curve more complicated (deconvolution of six TL peaks). All peaks have a linear response when the integrated TL is plotted as a function of irradiation time, except for the first peak (337 K). This could be due to its strong fading properties. In short, the KCl:Eu2+ and KBr:Eu2+ thermoluminescent detectors are suitable for dosimetric application with either ionizing or non-ionizing sources of irradiation. Furthermore, we have obtained the TL excitation curves of KBrxCl1x:Eu2+ mixed crystals. In the cases of x ≥ 0.50 we have found two peaks; the first one is centered at 205 nm, and associated with the band of pure KBr (Kristianpoller N. and Israeli M., 1970). The second peakis in the region of 230 to 240 nm, depending of the Eu2+ ion on the host of mixed crystals. The 230 and 238 nm peaks in KCl:Eu2+ and KBr:Eu2+ crystals respectively, are the limit case for x=0 and x=1 in the mixedcrystals. In the case of x ≤ 0.40 we have observed only the second peak. The results of our work are in agreement with that of Aguirre de Carcer et al, (1988). The luminescence of the TL bands that we have observed in KCl:Eu2+ are centered at 419 nm, due to the europium dipoles, and it is possible that we have two overlapped broad bands at 439 and 478 nm, due to metastable EuCl2- type precipitates. In the case of KBr:Eu2+, these are two bands, one centered at 423 nm, associated to the europium emission and a second one in 459 nm attributed to a metastable EuBr2 -type precipitate.

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