Khảo sát các tính chất nhiệt phát quang của tinh thể K2GdF5: Sm3+

Phóng xạ là hiện tượng phổ biến trong tự nhiên. Hằng ngày, con người luôn phải nhận các bức xạ như tia anpha, beta, gamma hay nơtron. Bài viết Khảo sát các tính chất nhiệt phát quang của tinh thể K2GdF5:Sm3+ trình bày một số kết quả nghiên cứu tính chất nhiệt huỳnh quang của vật liệu đa tinh thể K2GdF5:Sm3+.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát các tính chất nhiệt phát quang của tinh thể K2GdF5:Sm3+ Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT NHIỆT PHÁT QUANG CỦA TINH THỂ K2GdF5 : Sm3+ Phan Văn Độ, Lương Duy Thành Trường Đại học Thủy lợi, email: phanvando@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU Các tác giả đều chỉ ra triển vọng ứng dụng Phóng xạ là hiện tượng phổ biến trong tự của chúng trong việc phân biệt trường bức xạ nhiên. Hằng ngày, con người luôn phải nhận và đo liều môi trường. Trong báo cáo này, các bức xạ như tia anpha, beta, gamma hay chúng tôi trình bày một số kết quả nghiên nơtron. Sức khỏe con người sẽ bị đe dọa cứu tính chất nhiệt huỳnh quang của vật liệu nghiêm trọng khi liều tích lũy vượt quá giới đa tinh thể K2GdF5:Sm3+. hạn cho phép (cỡ 20 mSv/năm). Mức độ 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ảnh hưởng của các bức xạ khác nhau là khác nhau nhưng chúng đều có thể gây ra Vật liệu đa tinh thể K2GdF5 pha tạp 2at các bệnh đặc biệt nguy hiểm như bệnh ung %Sm3+ được chế tạo bằng phương pháp thủy thư, máu trắng... Với những người làm việc nhiệt. Các hóa chất ban đầu gồm dung dịch trong các môi trường có độ phóng xạ lớn KF, muối Gd(NO3)3 và Sm(NO3)3 được cân như phòng X quang, hay lò phản ứng hạt theo dự kiến rồi đưa vào bình thủy nhiệt. nhân... thì nguy cơ nhiễm phóng xạ càng Nhiệt độ được duy trì ổn định tại 500 K, áp cao. Vì vậy, kiểm soát an toàn phóng xạ là suất 40 at trong thời gian 168 giờ. Sản phẩm một nhiệm vụ quan trọng. Trong lĩnh vực thu được là vật liệu đa tinh thể K2GdF5: Sm3+ này luôn có một đòi hỏi cấp bách về hai vấn có kích thước cỡ vài chục nanometer. Các lớn là: phân biệt được trường bức xạ và đo mẫu được chiếu bằng các bức xạ nơtron, beta liều môi trường. Hiện nay, nhiều vật liệu và tia X từ các nguồn 90Sr, Am-Be và ống tia nhiệt huỳnh quang đã được nghiên cứu và X. Các đường cong nhiệt phát quang được đo đưa vào sử dụng trong việc đo liều và xạ trị bằng hệ thiết bị Harshaw-Bicron 3500 TLD như 7LiF:Mg,Ti (TLD100), Al2O2:C với dải đo từ 50-400oC. (TLD400), 6LiF:Mg,Ti (TLD600). Tuy nhiên, chúng không có khả năng phân biệt 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU được các tia phóng xạ và độ nhạy không 3.1. Đường cong TL tích phân cao với liều môi trường [1]. Nhóm vật liệu nhiệt huỳnh quang họ Theo lý thuyết nhiệt phát quang, khi chất K2LnF5 và KLnF4 (Ln là nguyên tố đất hiếm) điện môi không lý tưởng được chiếu bởi các pha tạp đất hiếm hóa trị 3 được nghiên cứu bức xạ ion hóa, các điện tử được giải phóng khá nhiều do chúng có thể đáp ứng được các khỏi vùng hóa trị và sau đó bị bắt tại các yêu cầu nói trên [2-6]. Trong số các ion đất bẫy, các lỗ trống bị bắt tại tâm. Nếu sau đó hiếm thì 157Gd có tiết diện bắt nơtron lớn nhất vật liệu được đốt nóng, các điện tử sẽ được (255.000b) do đó tinh thể K2GdF5 có độ nhạy giải phóng khỏi bẫy và tái hợp với lỗ trống cao với bức xạ nơtron [2]. Trong thời gian đồng thời phát quang. Cường độ huỳnh gần đây, đã có nhiều công bố về tính chất quang I(t) phụ thuộc vào nhiệt độ theo công nhiệt phát quang của vật liệu này [2, 3, 6]. thức [1]: 472 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1  E n0b .s. exp  N (1b ) I (t )   kT  b  s (b  1)(n0 / N ) b1 T  E   b1 1    exp dT '  kT    0 T trong đó n0 là tổng số điện tử trên bẫy ở thời điểm ban đầu, s là tần số thoát, b là bậc động học, N làmật độ bẫy điện tử, E là độ sâu bẫy (còn gọi lại năng lượng kích hoạt), β là tốc độ gia nhiệt, k là hằng số Boltzmann, T là nhiệt Hình 2. Đường cong TL của K2GdF5: Sm với độ tuyệt đối. Đường cong biểu diễn cường độ các bức xạ khác nhau, tốc độ gia nhiệt 5 oC/s huỳnh quang theo nhiệt độ được gọi là đường Với bức xạ beta, đường cong TL xuất hiện cong nhiệt huỳnh quang tích phân (TL). Trên một đỉnh mạnh tại nhiệt độ khoảng 210oC và đường cong có thể có nhiều đỉnh, mỗi đỉnh 3 đỉnh thấp hơn tại các nhiệt độ 100, 130 và ứng với một bẫy điện tử. 335oC; với tia X, đường cong xuất hiện một Hiện tượng nhiệt phát quang được ứng đỉnh lớn trong khoảng 335oC và một vai ở dụng nhiều trong việc đo liều và tính tuổi của nhiệt độ khoảng 280oC; với bức xạ nơtron, 2 các cổ vật.Hiện nay, liều kế thương mại đỉnh được ghi nhận rõ ràng tại nhiệt độ TLD00 được sử dụng phổ biến để kiểm soát khoảng 210 và 335oC.Có thể thấy rằng hình an toàn phóng xạ. Ưu điểm của liều kế này là dạng của đường cong TL phụ thuộc mạnh rất nhạy với bức xạ beta và tia X. Tuy nhiên, vào bức xạ mà vật liệu đã hấp thụ trước đó. đường cong nhiệt phát quang tích phân của Như vậy, vật liệu đa tinh thể K2GdF5: Sm3+ TLD100 không có sự khác nhau giữa các bức có triển vọng trong việc chế tạo liều kế để sử xạ (hình 1), do đó liều kế này không thể sử dụng trong việc phân biệt trường bức xạ. dụng để nhận biết trường bức xạ. 3.2. Đáp ứng liều nơtron của K2GdF5: Sm3+ ...