Efeito da microestrutura na cintilação de nanopartículas de Y2O3 : EU3+

Abstract

Neste trabalho avaliou-se o efeito da microestrutura na cintilação de nanopartículas de Y2O3:Eu3+. Neste contexto utilizam-se dois métodos de síntese, o método Pechini, que apresenta matéria orgânica remanescente de síntese, assim como, aglomerados micrométricos constituídos de partículas nanométricas com variação da forma e tamanho. Utilizando o método de precipitação homogênea modificado, estudou-se a influência de partículas com estreita distribuição de tamanho e morfologia esférica. A estrutura apresenta simetria cubica (grupo espacial Ia3) e com os estudos espectroscópicos caracterizou-se a presença de pelo menos dois sítios de simetria sendo eles C2 e S6. Avaliou-se o efeito da temperatura de tratamento térmico de 700 a 1100 ºC na cristalinidade do material através de difratometria de raios x do pó. Por meio da espectroscopia de luminescência com excitação de raios X, avaliou-se o efeito da microestrutura do material na cintilação. Por meio da área integrada da transição 5D0→7F2 observou-se a relação da intensidade de emissão com as temperaturas de tratamento térmico e com o tamanho de cristalito, calculados pela equação de Scherrer. Observou-se o efeito de defeitos na cintilação das partículas, pois, em menores temperaturas de tratamento térmico e/ou menores tamanhos de cristalitos os defeitos presentes no material se apresentam em maiores proporções, deste modo proporcionando mecanismos não radiativos de recombinação. Utilizando as curvas de danos de radiação pode-se caracterizar algumas etapas envolvidas na cintilação, como a criação de defeitos, que apresentaram dependência com o tamanho de cristalito obtido para o método Pechini. Após longos períodos sob radiação X os materiais apresentam intensidade de emissão inalterada ou até mesmo um aumento significativo, comportamento que depende dos mecanismos de...

In this work one consider the effects of microstructure in the scintillations properties of Y2O3:Eu3+. Two preparation methods were used; the Pechini method, which exhibits remaining organic matter derived from the synthesis, and tends to form agglomerates of nanoparticles with variable shape and size. By using a modified method of homogeneous precipitation one studied the effects of spherical particles with narrow distribution of particle size in its scintillation properties. The Y2O3 presents cubic symmetry (Ia3 space group) and with spectroscopy results at least two Y3+ symmetry sites were identified, a C2 and a S6 site. The firing temperature of the samples (700- 1100oC) was correlated with its crystallinity by X-ray diffractometry data. The relation between the integrated emission intensity of 5D0 ® 7F2 transition and the firing temperature or the Scherrer crystallite size were analyzed, and from these results were observed the influence of defects in the scintillation of particles, since in lower firing temperatures and/or lower crystallite sizes defects are presented in higher concentrations, leading to non-radiactive paths of pairs recombination. By using radiation damage measurements it was possible to identify the steps involved in the scintillation process, as the creation of defects, which presents a direct relation with the particles characteristics. After a long exposition time to the incoming ionizing radiation, the materials present constant scintillation intensity or a linear growth by means of recovery processes. Samples prepared by the homogeneous precipitation presented higher scintillation intensity and a higher recovery ability when fired at high temperatures. A comparison between the two methods in relation to crystallinity (firing temperature of 1100oC) revels similar results, however spherical particles presented higher scintillation intensity and... (Complete abstract click eletronic access below)