Caracterización termoluminiscente de compuestos tipo espinela

Abstract

La termoluminiscencia (TL) es un fenómeno que consiste en la emisión de radiación luminosa cuando el material, que ha sido irradiado previamente, se calienta a una temperatura suficientemente alta por debajo de su temperatura de incandescencia. La emisión de luz se debe, en particular, a la excitación de electrones atómicos que son inducidos a experimentar una transición y puestos en trampas en los estados metaestables existentes en la brecha prohibida, emitiendo luz a su regreso al estado fundamental. Por otro lado, la dosimetría termoluminiscente (DTL) se ha desarrollado activamente en los años recientes, entre sus aplicaciones prácticas la más extendida es la vigilancia radiológica del personal que trabaja con fuentes de radiación ionizante. El éxito de la DTL se produce por la búsqueda, desarrollo y análisis de las propiedades de nuevos materiales TL, para la detección de la radiación ionizante. Actualmente ha resurgido el interés en el estudio de óxidos tipo espinela AB2O4 debido a sus variadas propiedades físicas, incluida superconductividad, además de avanzadas aplicaciones tecnológicas como lo son los sistemas de comunicación inalámbrica. En particular el titanato de magnesio Mg2TiO4 y el nuevo material Mg1.5InTi 0.5O4 han sido recientemente caracterizados por nuestro grupo de trabajo expuestos a radiación beta (Hernández, 2014). Ya que en la literatura científica no existen reportes de las propiedades TL de estos materiales al ser irradiados con rayos gamma, en este trabajo se estudiaron las características TL de Mg1.5InTi 0.5O4 (Espinela A) y Mg2TiO4(Espinela B). Se identificó la región lineal de la espinela A de 60 a 350 Gy haciéndose evidente el predominio de estados a la temperatura de 195 °C. El blanqueo térmico de muestras irradiadas a 200 Gy con gamas de 60Co confirmó una distribución continua de trampas. La reproducibilidad fue evaluada en dosis de 10 Gy y 200 Gy, los resultados reflejan cierta estabilidad de la curva de brillo en ciclos consecutivos de irradiación-lectura. En el caso de la espinela B, la posición del máximo se centra en 247 °C y no cambia de 150 a 1000 Gy, lo que sugiere una cinética de primer orden para el fenómeno de TL observado, con cambios en la forma de la curva de brillo, que tiende a ser más estructurada. El blanqueo térmico de la curva de brillo de la espinela B reveló un pico de brillo estable en 265 °C. La reproducibilidad, después de diez ciclos de irradiación-lectura de la espinela B presentó 4% de desviación estándar al exponer a 10 Gy y 2.9 % las muestras expuestas a 200 Gy. El decaimiento de la señal TL de la espinela B es importante; sin embargo, en general la espinela B mostró características TL prometedoras para su uso en dosimetría de la radiación.