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http://repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8331| Título : | Síntesis y Caracterización de LiF:Mg,Ti para Dosimetría de Radiaciones Ionizantes |
| Autor : | Dr. González Martínez, Pedro Ramón Dr. Rivera Montalvo, Teodoro Lic. Lozano Rojas, Ivonne Berenice |
| Palabras clave : | LiF:Mg Ti Dosimetría Radiaciones Ionizantes |
| Fecha de publicación : | 25-nov-2011 |
| Resumen : | The emission of light thermically stimulated, simply known as Thermoluminescence (TL), is the physical property that some crystalline solids have to emitting light after they have been irradiated, where the amount of emitted light is proportional to the dose received, being this phenomenon, the basis of ionizing radiation dosimetry. The thermoluminescence materials (TL) allow us to measure, in an indirect way, the deposited energy by the ionizing radiation in a specific medium. Among the different thermoluminescence materials (TL), the LiF:Mg, Ti is the most used for dosimetric purposes, because its equivalence to the human tissue, it has an effective atomic number of 8.14, the best known commercial dosimeter of this kind is the TLD-100. However, because this dosimeter is an imported product, is quite expensive for many research groups and hospitals. The purpose of this work is the optimization of its synthesis, as the dosimetric characterization, so it can replace the imported dosimeters. The synthesis of LiF:Mg,Ti is a very delicate process, since one of the reagents, the lithium fluoride is highly corrosive. In this work the synthesis of the LiF:Mg,Ti was done by the molten substance method, it was used LiF of analytical grade and it was incorporated the magnesium (Mg) and titanium (Ti) activators in aqueous solution. For to optimize the handle of the material TL, we elaborated pellets, and we used Teflon (PTFE) as agglutinant material, in a 2:3 proportion. First we prepared the LiF, incorporating just Mg as dopant with a concentration of 400 parts per million (ppm). Then, we incorporate the Ti with concentrations from 15 to 120ppm keeping fixed the concentration of Mg (400ppm). The morphologic and structural characterizations of the TL material were made by scanning electron microscopy (SEM) and X ray diffraction. The optimal concentration of Ti, was determined as a function of the radiation dose sensibility of the TL material. The material prepared with 60 ppm of the Ti showed a higher sensibility. However, also the rest of the preparations have the requirements recommended by international agencies to be used in ionizing radiation dosimetry. For the dosimetric characterization we used sample with 400 ppm of Mg, 400 ppm Mg and 30 ppm Ti, 400 ppm Mg and 60 ppm Ti. The LiF:Mg showed its dosimetric peak at 240°C, while the LiF:Mg,Ti (30 ppm and 60 ppm Ti) showed their dosimetric peak at 220°C and 222°C respectively. It was established the post-irradiation annealing for the LiF:Mg,Ti in powder 400°C during 1hr followed by two hours at 100°C. For pellets dosimeters of LiF:Mg,Ti+PTFE, it was considered as standard annealing treatment, 350°C during 30 minutes followed by 2 hours at 100°C. The TL response is reproducible for all the dosimeters, satisfying with the international norm, that recommends a DS±7.5%, for the LiF:Mg+PTFE dosimeters the reproducibility was 2.28%, and for the LiF:Mg,Ti+PTFE with 30 and 60 ppm Ti dosimeters, the reproducibility was 2.27% and 1.88% respectively. The lower limit of detection of the LiF:Mg+PTFE dosimeters was 0.830 mGy, while for the LiF:Mg,Ti+PTFE with 30 and 60 ppm Ti, the lower detection limit was 0.046 and 0.059 mGy respectively. The study of the TL response as a function of the dose, of the materials prepared, was done with 60Co gamma radiation, in the interval dose between 1x10-4 y 1x103 Gy. The TL response as dose function for the LiF:Mg+PTFE dosimeters, was lineal in the interval from 0.0025 to 50 Gy. The response of the TL as a function of the dose, for the LiF:Mg,Ti+PTFE, with 400 ppm Mg, 30 ppm Ti, showed linerity in the interval from 0.0025 to 50 Gy. The TL response as a function of the dose for the LiF:Mg,Ti+PTFE con 400 ppm Mg, 60 ppm Ti dosimeters showed linearity in the interval from 0.0025 to 50. The TL-100 showed liniarity in the interval of dose from 0.001 to 10 Gy . The LiF:Mg showed a fading of 3% in two months, the LiF:Mg,Ti (400 ppm Mg, 60 ppm Ti) showed a lost of information of 2% in three months. The deconvolution with a powder sample applied to the glow curve obtained the dosimetry peak of the LiF:Mg,Ti, it is presented to 240oC with an activation energy of 2.1 eV wiht a general order kinectics. The dosimetry peak of LiF:Mg,Ti (60 ppm of Ti) assumed to 222 oC with an activation energy of 2.36 eV wiht a general order kinectics. The results were compared whit those of TLD-100. The TL materials prepared in this work do not suffer significant changes by the influence of the environmental conditions. |
| Descripción : | La emisión de luz térmicamente estimulada, conocida simplemente como termoluminiscencia (TL), es la propiedad física que tienen algunos sólidos cristalinos de emitir luz después de haber sido irradiados, donde la cantidad de luz emitida es proporcional a la dosis recibida, siendo este fenómeno, el fundamento de la dosimetría de las radiaciones ionizantes. Los materiales termoluminiscentes (TL) nos permiten cuantificar, de manera indirecta, la energía depositada por la radiación ionizante en un medio determinado. Entre los diferentes materiales termoluminiscentes (TL) el LiF:Mg,Ti es el más empleado para fines dosimétricos debido a su equivalencia con el tejido, posee un número atómico efectivo de 8.14, el dosímetro comercial de este tipo más conocido es el TLD-100. Sin embargo, debido a que este dosímetro es de importación, resulta inaccesible para muchos grupos de investigación e instituciones hospitalarias. La finalidad de este trabajo es la optimización de su síntesis, así como de su caracterización dosimétrica, para que en un momento dado, pueda sustituir a los dosímetros de importación. La síntesis de LiF:Mg,Ti es un proceso muy delicado, ya que uno de sus reactivos es el fluoruro de litio que es altamente corrosivo. En este trabajo la síntesis del LiF:Mg,Ti se realizó por el método de sustancia fundida, se uso LiF de grado analítico y se incorporaron los activadores de magnesio (Mg) y titanio (Ti) en soluciones acuosas. Para la optimización en el manejo del material TL se elaboraron dosímetros en forma de pastillas, utilizando teflón (PTFE) como material aglutinante, en una proporción de 2:3. Primero se hizo una preparación de LiF, incorporando únicamente Mg como dopante, en una concentración de 400 partes por millón (ppm). Posteriormente, se hicieron preparaciones incorporando el Ti con concentraciones desde 15 hasta 120 ppm, manteniendo fija la concentración de Mg (400 ppm). Las pruebas de caracterización morfológica y estructural del material TL fueron realizadas mediante las técnicas de microscopia electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos X (DRX). La concentración óptima del Ti, se determinó en función de la sensibilidad del material TL a la dosis de radiación. El material preparado con 60 ppm de Ti presentó la sensibilidad más alta. Sin embargo, el resto de las preparaciones cumplen también con los requerimientos recomendados por los organismos internacionales para ser empleados en dosimetría de radiaciones ionizantes. Para la caracterización dosimétrica se emplearon las muestras con 400 ppm de Mg, 400 ppm Mg y 30 ppm Ti, 400 ppm Mg y 60 ppm Ti. El LiF:Mg presentó su pico dosimétrico a una temperatura de 240oC, mientras que el LiF:Mg,Ti (30 ppm Ti y 60 ppm Ti) mostraron el pico dosimetrico a una temperatura de 220oC y 222 oC respectivamente. Se establece como tratamiento estándar de borrado para LiF: Mg, Ti en polvo 400oC por 1 hora seguido de 100 OC por 2 horas. Mientras que para los dosímetros en forma de pastilla de LiF:Mg,Ti+PTFE, se consideró como tratamiento estándar de borrado, 350oC por 30 minutos seguido de 100oC por 2 horas. La respuesta TL es reproducible para todos los lotes de dosímetros, cumpliendo ampliamente con la norma internacional, que recomienda una DS ± 7.5%, para los dosímetros LiF:Mg+PTFE la reproducibilidad fue de 2.28%, mientras que los dosímetros de LiF:Mg,Ti+PTFE con 30 y 60 ppm Ti, la reproducibilidad fue de 2.27% y 1.88% respectivamente [1]. El umbral de detección de los dosímetros para el LiF:Mg+PTFE fue de 0.830 mGy, mientras que para LiF:Mg,Ti+PTFE con 30 y 60 ppm Ti, el umbral fue 0.046 y 0.059 mGy respectivamente. El estudio de la respuesta TL como función de la dosis, de los materiales preparados, se llevó a cabo con radiación gamma de 60Co, en el intervalo de dosis entre 1x10-4 y 1x103 Gy. La respuesta TL en funcion de la dosis para los dosímetros de LiF:Mg+PTFE, fue lineal en el intervalo de 0.0025 y 50 Gy. La respuesta TL en funcion de la dosis para los dosímetros de LiF:Mg,Ti+PTFE, con 400 ppm Mg, 30 ppm Ti, presento linealidad en el intervalo de 0.0025 y 100 Gy. La respuesta TL en funcion de la dosis para los dosímetros de LiF:Mg,Ti+PTFE con 400 ppm Mg, 60 ppm Ti, presento linealidad en el intervalo de 0.0025 y 50 Gy. El TLD-100 presentó linealidad en el intervalo de dosis entre 0.001 y 10 Gy. El LiF:Mg presenta un desvanecimiento del 3% en dos meses, el LiF:Mg,Ti (400 ppm Mg, 60 ppm Ti) se presentó una pérdida de información del 2% en tres meses. La deconvolución con muestra en forma de polvo la curva TL mostró que el pico dosimetrico del LiF:Mg se presenta a 240oC, con una energia de activacion de 2.1 eV, con una cinetica de orden general. El pico dosimetrico del LiF:Mg,Ti (60 ppm de Ti) se presenta a 222oC, con una energia de activacion de 2.36 eV, con una cinetica de orden general. Los resultados obtenidos fueron comparados con los del TLD-100. Los materiales TL preparados en este trabajo no sufren cambios apreciables por la influencia de las condiciones ambientales. |
| URI : | http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8331 |
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