'ZN IND.7'SB IND. 2'O IND. 12' contendo Ce(III), Pr(III) ou Eu(III): investigação de suas propriedades estruturais e ópticas para potencial aplicação como cintilador

Abstract

A matriz estudada é uma cerâmica a base de Zn7Sb2O12, que possui estrutura do tipo espinélio inverso. A dopagem desta cerâmica com íons TR gera materiais com propriedades diferentes das da fase original que podem apresentar melhor desempenho. Estudos preliminares, onde foram feitas dopagens do tipo Zn7-3xTR2xSb2O12 [TR = Ce(III), Pr(III) e Eu(III)], confirmaram a alta capacidade de absorção dos íons TR nesta estrutura pela manifestação de luminescência destes sistemas saturados. Ademais, as propriedades ópticas das amostras dopadas com Eu(III) auxiliaram na avaliação da ocupação dos íons dopantes na estrutura do Zn7Sb2O12. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi a utilização da matriz Zn7Sb2O12 como estrutura hospedeira dos dopantes Eu(III), Pr(III) e Ce(III), estudando suas características estruturais e espectroscópicas e investigando suas potencialidades como material cintilador. Como objetivo secundário, tentou-se confeccionar uma fibra policristalina a partir do material em pó contendo 9% de Eu(III), através da técnica de fusão de zona com laser. A análise estrutural dos sistemas estudados confirmou a formação da fase α-Zn7Sb2O12 e pôde-se identificar uma pequena fração das fases β-Zn7Sb2O12 e Zincita de ZnO, cuja variação foi associada ao tipo do íon dopante. Dados de espectroscopia no IV confirmaram que a ocupação dos dopantes na rede do semicondutor não é substitucional aos sítios de Sb(V) ou Zn(II). Desta forma, a partir da espectroscopia de luminescência, os diversos sítios não substitucionais foram investigados utilizando tanto excitação UV-VIS quanto raios X. No caso do sistema contendo Eu(III) observou-se que, sob excitação via raios X, todos os sítios emitem por meio de um mecanismo...

The matrix studied is a ceramic based on Zn7Sb2O12 with inverse spinel type structure. The doping of this ceramic with RE ions generates materials with different properties from the original phase that can perform better. In preliminary studies the Zn7-3xRE2xSb2O12 [RE = Ce(III), Pr(III) and Eu(III)] doped samples were produced and the high absorption capacity of RE ions in this structure was confirmed due to the manifestation of luminescence of these saturated systems. Moreover, the optical properties of samples doped with Eu(III) showed to be useful to evaluate the occupation of dopant in the Zn7Sb2O12 structure. Thus, the main objective of this study was to use the Zn7Sb2O12 as a host lattice for Eu(III), Pr(III) and Ce(III) as doping ions, the study of their structural and spectroscopic characteristics and the investigation of its potential as a scintillator material. As a secondary objective, we tried to fabricate a fiber from the polycrystalline powder material containing 9% of Eu(III) using the technique of laser floating zone (LFZ). Structural analysis of the studied systems confirmed the formation of Zn7Sb2O12 α-phase and it was also identified a small fraction of the Zn7Sb2O12 β-phase and the Zincita ZnO phase, whose variation was associated with the type of dopant ion. IR spectroscopy data confirmed that the occupation of the semiconductor dopants in the network is not substitutional in relation to Sb(V) or Zn(II) sites. Thus, from the luminescence spectroscopy, the various non-substitutional sites were investigated using both UV-VIS and X-ray excitation sources. In the case of the system containing Eu(III) it was observed that under X-ray excitation all sites emit, that are associated with an intrinsic optical mechanism of the defects generated in the system under that ionizing radiation, while the UVVIS... (Complete abstract click electronic access below)