BeO OSL dozimetresi: Sentezlenmesi ve lüminesans mekanizmaları

Optiksel Uyarmalı Lüminesans (OSL) ışınlanmış bir yalıtkandan ya da geniş bant aralıklı yarı iletkenden uyarım için ışık kullanarak ışık yayılımının yapılmasıdır. OSL sinyalleri ölçülebilmektadir ve radyasyon dozu hakkında bilgi verirler. Seramik çipler şeklindeki Berilyum Oksit (BeO) OSL dozimetreleri yıllardır iyi bilinmektedirler. Ancak, kimyasal, yapısal ve termolüminesans (TL) özellikleri haricinde şimdiye kadar sentezlenmiş BeO nano-fosforlarının OSL özellikleriyle ilgili hiç bir çalışma rapor edilmemiştir. Bu amaçla, radyasyon ölçümlerinde malzemenin kullanımını arttırmak için bu çalışmada BeO nano parçacıkları sol-jel, poliakrilamid-jel ve çöktürme metotları kullanılarak sentezlenmiş ve bazı fosforlar (Alüminyum ve Kalsiyum) katkılanmıştır. Üretilen malzemelerin kristal fazlarını belirlemek için X-Işını Difraktometresi analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, morfolojik yüzey analizleri Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) kullanılarak sentezlenen malzemelerin morfolojisini ve parçacık boyutlarını incelemek için yapılmıştır. Diğer yandan, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrofotometre (FT-IR) analizleri her örnek için üretilen fazların fonksiyonel gruplarının titreşimsel modlarını gözlemlemek için gerçekleştirilmiştir. Buna ilave olarak, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Termogravimetrik (TG) analizleri sıcaklık ölçümlerinde malzemenin içerisinde veya yüzeyinde gerçekleşen fiziksel ve kimyasal değişmeleri incelemek için kullanılmıştır. Bu çalışmada, katkılı ve katkısız BeO peletlerinin OSL ölçümleri "Risø TL/OSL okuyucu (Model TL/OSL-DA-20)" ile yapılmıştır. BeO pelletleri okuyucu içerisinde bulunan 90Sr / 90Y beta kaynağı ile ışınlamıştır. Her malzeme için OSL bozunum eğrileri gösterilmiş ve bu eğrilerin analizleri kullanılarak her dozimetrik malzemenin doz cevap, fading (solma), yeniden kullanılabilirlik ve tekrar tekrar okunabilirlik özellikleri belirlenmiştir. Diğer yandan, OSL sisteminin ölçebileceği minimum doz değerleri (MDD) her malzeme için hesaplanmıştır. OSL ve TL sinyalleri arasındaki ilişkiyi gözlemlemek için, malzemelerin TL sinyalleri ve OSL ölçümünün TL sinyalleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Işığa hassas TL piklerinin ve OSL sinyallerinin termal aktivasyon enerjileri hesaplanmış olup, sonuçlar kendi aralarında karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak bu çalışmalar katkılı ve katkısız BeO peletlerinin yaygın olarak kullanılan seramik cipler (Thermalox 995) gibi üstün dozimetrik özelliklere sahip olduğu kanıtlanmış ve gelecekte bu malzemenin dozimetrik amaçlarla yaygın olarak kullanımı ve geliştirilmesi için literatüre ışık tutmuştur. Anahtar Kelimeler: Berilyum Oksit (BeO), Sol-Gel Sentez Tekniği, Nanofosfor, Luminesans Dozimetre, Optik Uyarmalı Lüminesans (OSL).