Radyasyon dozimetrisi uygulaması için TLD cihazı olarak optimum malzemenin belirlenmesi

Dozimetri uygulamaları için bir TLD cihazı olarak en uygun malzemeyi belirlemek amacıyla üç malzemenin yapısal, morfolojik, termolüminesans ve dozimetrik karakterizasyonuna ilişkin kapsamlı bir çalışma yürütüldü. Göz önünde bulundurulan malzemeler silika cam boncuklar, ZnO ve MgO'dur. Silika cam kürecik, 4.5 mm çapında ve 1 mm kalınlığında TLD çipine (LiF) benzer boyutlara sahip olacak şekilde zımpara kağıdıyla manuel olarak düzenlendi. Numuneler, 10 Gy'lik absorbe edilmiş doz ile 90Sr/Y beta kaynağı ile ışınlandı ve daha sonra TL sinyallerini gözlemlemek için TL/OSL sistem okuyucusu Lexsyg Smart kullanıldı. Emilen dozun 10 Gy'e kadar artmasına rağmen radyasyona hiçbir zaman tepki göstermedi. Bu durum, bu malzemenin radyasyona karşı duyarlılığının olmaması ile açıklanabilir. Kimyasal sprey biriktirme tekniği ile çinko oksit malzemesi hazırlamak için 0,2M çinko sülfat (ZnSO4.7(H2O), 50 mL deiyonize su içerisinde çözüldü. Yapısal ölçümler, X-ışını kırınım sistemi aracılığıyla yapıldı. Sonuçlar, desenin altıgen faz olarak indekslenebilir ve 2θ'nın kırınım zirvesinin değeri, kristalografi için tercih edilen bir yönelim olarak (002) özelliğiyle 34.467°'de bulundu. Morfoloji ölçümleri, taramalı elektron mikroskobu sistemi kullanılarak gerçekleştirildi ve sonuçlar yüzeyin boyutları 170 ile 300 nm arasında değişen nanopartiküller içerdiği ortaya çıktı. Bant aralığı tahmini UV spektrofotometre analizi ile hesaplandı, sonuçlar ZnO nanomateryalinin bant aralığının 3.1 eV olduğunu ortaya çıkardı. TLD okuyucu sistemi (Harshaw 3500) kullanıldı. ZnO'nun 10 Gy'ye kadar soğurulmuş doza maruz kaldıktan sonra termolüminesans özelliklerini ölçmek için yapıldı ve sonuçlar, ZnO'nun kristal içinde bazı istenmeyen safsızlıklara sahip olması nedeniyle düşük TL yoğunluklu bir ışıma eğrisi gösterdi. MgO malzemesini hazırlamak için 0.2 M magnezyum klorür, 50 mL deiyonize su içerisinde çözüldü. XRD ölçümleri, MgO modelinin, istenmeyen ikincil fazlar veya kirlenme olmadan saf kübik yapıyı doğruladığını ortaya çıkardı. Morfoloji ölçümleri, MgO nanomalzeme yüzeyinin 50 ila 100 nm arasında değişen çeşitli boyutlarda küresel ve düzensiz formlara sahip olduğunu gösterdi. Bant aralığı enerjisi UV-Vis ölçümleri ile hesaplandı ve 3,7 eV olarak bulundu. TL ölçümleri ve MgO'nun dozimetrik karakterizasyonu, numune 200 Gy'ye kadar ışınlandığında emilen dozlara iyi bir yanıt gösterdi. TL-ışıma eğrisinin yoğunluğu, emilen dozun artmasıyla arttı ve iyi bir doğrusallık sergiledi. Sonuçlar, MgO nanomateryalinin radyasyon dozimetri uygulamaları için TLD cihazı olarak en uygun malzeme olduğunu gösterdi.