ساخت دزیمتر EPR نانوبلور استرانسیوم سولفات آلاییده با دیسپرسیوم و بررسی خواص دزیمتری آن

نویسندگان

دانشگاه اصفهان

10.22052/4.2.29

چکیده

خواص دزیمتری نواقص بلوری القا شده در دزیمترهای میله‌ای نانوبلور استرانسیوم سولفات خالص و آلاییده با دیسپرسیوم به مقدار 2/0 درصد مولی برای تابش گاما با استفاده از روش تشدید پارامغناطیسی الکترون (EPR) در محدوده‌ی دزهای بالا در بازه‌ی 10 تا 15000 گری بررسی شد. مهم‌ترین سیگنال‌های EPR با فاکتور تمایز‌دهنده‌ی طیف‌سنجی (g-value) 0036/2g=، 0090/2g=، ، 0160/2g=، مشاهده شدند که به ترتیب مربوط به قله‌های SO3¯،  SO4¯ و O3¯  ایجاد شده توسط تابش گاما در این دزیمترهای میله‌ای بودند. شدت سیگنال‌های EPR با افزایش دز جذبی تا دز 10000 گری به‌صورت خطی افزایش یافتند.

در این تحقیق با استفاده از روش هم‌رسوبی پودر نانوبلور استرانسیوم سولفات و آلاییده با دیسپرسیوم و تربیوم ساخته شده و با استفاده از مواد نگه‌دارنده‌ی پارافین‌وکس و EVA که در طیف‌سنجی EPR نویز وارد نمی‌کنند به صورت دزیمتر میله‌ای درآمدند. با مقایسه‌ای که بین طیف EPR حاصل از آلاینده‌ی متفاوت و غلظت آلایش متفاوت انجام شد. بیشترین شدت را قله‌ی استرانسیوم سولفات آلاییده با 2/0 درصد مولی دیسپرسیوم داشت، لذا برای مقایسه‌ی اصلی با استرانسیوم سولفات خالص انتخاب شد. در ادامه شدت قله‌های SO3¯،  SO4¯ و O3¯ در بازه‌ی دزیمتری 10 تا 15000 گری برای دو نوع دزیمتر میله‌ای نانوبلور استرانسیوم سولفات خالص و استرانسیوم سولفات آلاییده با 2/0 درصد مولی دیسپرسیوم بررسی شد که طبق نتایج این بررسی آلاییدن استرانسیوم سولفات با 2/0 درصد مولی دیسپرسیوم علاوه بر افزایش حدود سه ‌برابری حساسیت آن، بازه‌ی دزیمتری آن را بیش از ده برابر بهتر می‌کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis of SrSO4: Dy nano-crystalline as an EPR dosimeter and studying its dosimetry features

نویسندگان [English]

  • Khadijeh Rezaee-Ebrahim-Saraee
  • Hamid Abbasi
  • Iraj Jabbari
چکیده [English]

The dosimetric characteristics of γ-radiation induced defects in strontium sulfate rod dosimeter were investigated using electron paramagnetic resonance (EPR) technique focusing on the dose range of 10–15000 Gy. The most significant EPR signals of spectroscopic splitting factor (g-value) g=2.0036 ، g=2.0090 and g=2.0160 were observed and attributed respectively to the SO4¯, SO3¯ and O3¯ peaks, which were created by gamma radiation. The intensity of the signals increases linearly with increasing absorbed doses up to 10000 Gy.

In this research, nano-crystalline of SrSO4:Dy, SrSO4:Tb and SrSO4:Dy&Tb with grain sizes of 45–55nm has been prepared by the co-precipitation method. EVA and paraffin wax were selected as binding materials for strontium sulfate. It was not observed any interferences or noises in the EPR signal. The spectrum of SrSO4 with different dopants and concentrations were compared. The results showed that SrSO4 doped with 0.2 mole % dysprosium has high intensity. Then it was chosen for comparing with pure SrSO4. The intensity of SO4¯, SO3¯ and O3¯ peaks in the dosimetry range 10-15000 Gy for both EPR dosimeters of pure SrSO4 and SrSO4: Dy (0.2%mol) were compared. The obtained results revealed increase in sensitivity and dosimetry range of SrSO4:Dy (0.2%mol) by factors of three and ten, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • EPR dosimeter
  • Nano crystalline
  • SrSO4: Dy&Tb

مراجع

[1] M. Ikeya, New Applications of Electron Spin Resonance: ESR Dating, Dosimetry, and Microscopy. World Scientific, Singapore, (2002). [2] P. Koell, F. Kuntz, A. Strasser, P. Meyer, N. Dehaynin, G. Noël. Electron paramagnetic resonance dosimetry with alanine pellets for radiation therapy applications: calibration methods. Phys. Med. 29 (2013) 45-51. [3] E. Malinen, M.Z. Heydari, E. Sagstuen, E.O. Hole. Alanine radicals, Part 3: properties of the components contributing to the EPR spectrum of X-irradiated alanine dosimeters. Radiat. Res. 159 (2003) 23–32. [4] M. Mikou, N. Ghosne, Z. Zirari, P. Bischoff, F. Kuntz, M. Bougteb. Analysis by EPR of the dosimetric properties of table sugar irradiated by X-rays, gamma rays and neutrons. Phys. Med. 29 (2013) 111-115. [5] S.K. Olsson, E. Lund, A. Lund. Development of ammonium tartrate as an ESR dosimeter material for clinical purposes. Appl. Radiat. Isot. 52 (2000) 35–41. [6] T.S. Sudheer, S. Murali, M.K. Bhide, A.G. Pushparaja. A new EPR dosimeter based on 2:1 mixture of Li2C2O4:Na2C2O4 for gamma and neutron dosimetry. Radiat. Phys. Chem. 79 (2010) 1215–1219. [7] M. A. Sharaf, G. M. Hassan, Radiation induced radical in barium sulphate for ESR dosimetry: a preliminary study. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 225 (2004) 521–527. [8] Y.S. Soliman, A.A. Abdel-Fattah. Magnesium lactate mixed with EVA polymer/ paraffin binder as an EPR dosimeter for radiation processing application. Radiat. Phys. Chem. 81 (2012) 1910–1916. [9] K. Moritani, Y. Teraoka, I. Takagi, H. Moriyama. Electron spin resonance measurement of irradiation defects produced in quartz crystal. Nucl. Instrum. Methods, 232 (2005) 317–321. [10] J.R. Morton, F.J. Ahlers, C.C.J. Schneider. ESR dosimetry with magnesium sulphate. Radiat. Prot. Dosim. 263 (1993) 261-266. [11] S. Murali, V. Natarajan, R. Venkataramani, Pushparaja, Sastry. ESR dosimetry using inorganic materials: a case study of Li2CO3 and CaSO4: Dy as prospective dosimeters. Appl. Radiat. Isot. 55 (2001) 253–258. [13] Kh. Rezaee Ebrahim Saraee, A. Aghay Kharieky, M. Erfani, Synthesis, characterization and TL properties of SrSO4: Dy,Tb nanocrystalline hosphor, Journal of Rare Eerths, 32 (2014) 1003-1007. [14] M.A.H. Rushdi, A.A. Abdel-Fattah, M.M. Sherif, Y.S. Soliman, A. Mansour, Strontiom sulfate as an EPR dosimeter for radiation technology application, Radiation Physics and Chemistry, 106 (2015) 130-135. [15] E. Aboelezz, G.M. Hassan, M.A. Sharaf, A. El-Khodary, EPR dosimetric properties of nano-barium sulfate, Radiation Physics and Chemistry, 106 (2015) 385-393. [16] B. Sanyal, V. Natarajan, S.P. Chawla, A. Sharma, TL and EPR studies of CaSO4: Dy phosphor to investigate its efficacy in measurement of food irradiation dose at sub-ambient temperatures, Radiation Measurements, 45 (2010) 899-905. [17] A.K. Bakshi, B. Sanyal, V.J. Joshi, M.K. Bhide, V. Natarajan, A. Sharma, EPR-TL correlation studies on Bi co-doped CaSO4: Dy phosphor, Applied Radiation and Isotopes, 69 (2011) 254-260. [18] N.M. Gupta, J.M. Luthra, J.Shankar, Trapping and emission centres in thermoluminescent barium sulphate. Radiat. Eff, 21 (1974) 743-749. [19] L.R. Bernstein, Coloring mechanism in celstite. Am. Mineral. 64 (1979) 953-958. [20] B.C. Bhatt, B. Dhabekar, R. Kumar, T.K. Rao, A.R. Lakshmanan, Defect centres and thermoluminescence in CaSO4: Dy, Ag phosphor. Radiat. Prot. Dosim. 119, (2006) 1021-1026. [21] V. Natarajan, A.G.I. Dalvi, M.D. Sastry, Trap level spectroscopy of actinide doped alkaline-earth sulphates: II. CaSO4:241Am. Solid State Phys, 21 (1988) 29-33. [22] C.L.P. Mauricio, E. Bortolin, S. Onori, ESR study of CaSO4:Dy TLD. Radiat. Meas. 26 (1996) 45-51.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار