مجله سنجش و ایمنی پرتو

مجله سنجش و ایمنی پرتو

بررسی خصوصیات ساختاری و ترمولومینسانس نانوذرات Zn2SiO4/SiO2 آلائیده به ناخالصی منگنز تحت تابش پرتو گاما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مژگان نادری 1
احسان صادقی 1، 2
مصطفی زاهدی فر 1، 2
1 دانشکده فیزیک، دانشگاه کاشان، کاشان، اصفهان، ایران
2 پژوهشگاه علوم و فناوری نانو، دانشگاه کاشان، کاشان، اصفهان، ایران
10.22052/rsm.2025.256343.1091
چکیده
مقاله حاضر، ساخت و بررسی خصوصیات ترمولومینسانس نانوذرات Zn2SiO4/SiO2 آلائیده به ناخالصی منگنز را گزارش می‌کند. نمونه با استفاده از روش سونوشیمیایی تهیه شد که یکی از روش‌های تولید نانوذرات است. خصوصیات ساختاری و مورفولوژی نانوذرات ساخته شده با استفاده از روش‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی پراکنده انرژی پرتو ایکس (EDS) مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین، منحنی درخشش ترمولومینسانس (TL) برای نانوذرات تابش شده با پرتو گاما مورد بررسی قرار گرفت و سه قله درخشش TL متمایز را در دماهای ℃ 170، ℃ 257 و ℃ 338 به نمایش گذاشت. در میان نانوذرات آلائیده شده، نمونه آلائیده شده به یون منگنز با غلظت mol%08/0 بالاترین شدت نرمولومینسانس را نشان داد. دیگر خصوصیات ترمولومینسانس نونه ساخته شده ماند ناحیه خطی پاسخ دز، کرارپذری و محوشدگی منحنی درخشش نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه و تحلیل نشان داد که نانوذرات ساخته شده حساسیت قابل توجهی نسبت به پرتو گاما دارد.
کلیدواژه‌ها
ترمولومینسانس
نانوذرات
پرتو
منگنز
گاما

عنوان مقاله English

Investigation of the structural properties and thermoluminescence of Zn₂SiO₄/SiO₂ nanoparticles doped with Manganese impurity under Gamma ray irradiation

نویسندگان English

Mozhgan Naderi 1
Ehsan Sadeghi 1 2
Mostafa Zahediar 1 2
1 Faculty of Physics, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Institute of Nanoscience and Nanotechnology, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده English

The present article reports thermoluminescence studies of Zn₂SiO₄/SiO₂ nanoparticles doped with manganese impurity. The sample was prepared using the sonochemical method, one of the methods for producing nanoparticles. The structural and morphological characteristics of the fabricated nanoparticles were studied using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Additionally, the thermoluminescence (TL) glow curve for the nanoparticles irradiated with gamma rays was investigated and exhibited three distinct TL glow peaks at temperatures of 170℃, 257℃, and 338℃. Among the doped nanoparticles, the sample doped with manganese ions at a concentration of 0.08 mol% showed the highest thermoluminescence intensity. The analysis results indicated that the fabricated nanoparticles have significant sensitivity to gamma radiation.

کلیدواژه‌ها English

Thermoluminescence
Nanoparticles
Radiation
Manganese
Gamma
  1. C. Aparna, P. K. Shetty, M. Mahesha. Structural optimization of indium oxide thin film for gamma dosimetry applications. Mat. Sci. Semiconductor Processing 150 (2022) 106931.
  2. F. Flakus. Detecting and measuring ionizing radiation- A short history. IAEA Bulletin 23 (4) (1982) 31-36.
  3. A. Vidya Saraswathi, N. S. Prabhu, K. Naregundi, M. I. Sayyed, M. S. Murari, A. H. Almuqrin, S. D. Kamath. Thermoluminescence investigations of Ca2Al2SiO7: Dy3+ phosphor for gamma dosimetry applications. Mat. Chem. Phys. 281 (2022) 125872.
  4. B. Chandra, R. K. Chandrakar, V. Chandra, R. Baghel. Effect of particle size on activation energy and peak temperature of the thermoluminescence glow curve of undoped ZnS nanoparticles. Luminescence 31 (2) (2016) 478-486.
  5. R. Chen, S. W. S. McKeever. Characterization of nonlinearities in the dose dependence of thermoluminescence. Radiat. Measurements. 23 (4) (1994) 667-673.
  6. K. K. Gupta, N. S. Dhoble, D. K. Burghate, S. J. Dhoble. Luminescence properties of nanocrystalline Mg2P2O7: Eu phosphor. Luminescence 33 (5) (2018) 947-953.
  7. M. Zahedifar, F. Almasifard, E. Sadeghi, M. K. Biroon, A. Ramazani-Moghaddam-Arani. Thermoluminescence kinetic analysis and dosimetry features of MgSO4: Dy and MgSO4: Cu nano-rods. Radiat. Phys. Chem. 125 (2016) 127-133.
  8. E. Habibi, M. Zahedifar, E. Sadeghi. Synthesis and thermoluminescence analysis of LiBaF3: M (M= Cu, Ce, Er) nanoparticles. J. Luminescence 237 (2021) p. 118173.
  9. M. Bagheri, E. Sadeghi, M. Zahedifar, S. Harooni. Thermoluminescence properties of Cu doped α-Al2O3 crystals synthesized by a solid state method. Radiat. Phys. Chem. 209 (2023) 110971.
  10. M. Talebi, E. Sadeghi, M. Zahedifar, S. Harooni, Synthesis, structural characteristics and thermoluminscence features of KCl: Mn and KCl: Ce phosphors. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec. B: Beam Interact. Mater. Atoms 530 (2022). 29-38.
  11. S. Sharma, N. Brahme, D. P. Bisen, P. Dewangan, S. Tigga, G. Tiwari, Ayush Khare. Study on photoluminescence and thermoluminescence properties of UV-irradiated CaSrAl2 SiO 7: Ce 3+ phosphors. J. Mater. Sci: Mater. Electron 29 (2018) 1412-1419.
  12. S. Miao, Z. Xia, M. S. Molokeev, J. Zhang, Q. Liu. Crystal structure refinement and luminescence properties of blue-green-emitting CaSrAl2SiO7: Ce3+, Li+, Eu 2+ phosphors. J. Mater. Chem. C. 3 (32) (2015) 8322-8328.
  13. K.-S. Sohn, B. Cho, H. D. Park. Excitation energy-dependent photoluminescence behavior in Zn2SiO4: Mn phosphors. Mater. Letters 41 (6) (1999) 303-308.
  14. R. Selomulya, S. Ski, K. Pita, C. Kam, Q. Zhang, and S. Buddhudu. Luminescence properties of Zn2SiO4: Mn2+ thin-films by a sol–gel process. Mater. Sci. Eng.: B. 100 (2) (2003) 136-141.
  15. N. Taghavinia, G. Lerondel, H. Makino, A. Yamamoto, T. Yao, Y. Kawazoe, T. Goto. Growth of luminescent Zn2SiO4: Mn2+ particles inside oxidized porous silicon: emergence of yellow luminescence. J. Crystal Growth 237 (2002) 869-873.
  16. M. Naderi, E. Sadeghi, M. Zahedifar. Fabrication and investigation of thermoluminescence properties of Zn2SiO4/SiO2 nanophosphor with manganese impurity. Radiat. Phys. Chem. 225 (2024) 112126.
  17. J. B. Yoo, H. J. Yang, N. H. Hur. Controlled synthesis of luminescent Mn-doped Zn2SiO4 microspheres by thermal hydrolysis of urea. J. Luminescence 243 (2022) 118608.
  18. A. Stochioiu, F. Scarlata, I. Georgescuc, and F. Alexiud. Method to manufacture the thermoluminescent detector chips using LiF crystal. J. Optoelectronics Adv. Mater. 6 (4) (2004) 1357-1363, 2004.
  19. H. Silva. The effect of grain size and teflon matrix on the energy dependence of thermoluminescent dosimeters. Int. J. Radiat. Appl. Instrum. Part A. Appl. Radiat. Isot. 40 (2) (1989) 109-116.
  20. S. Shinde, A. Lakshmanan, B. Bhatt, R. Bhatt. Photo transfer thermoluminescence in CASO4: Dy—grain size dependence. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec. B: Beam Interact. Mater. Atoms 31 (4) (1988) 592-596.
  21. S. Armitage, R. Bailey.The measured dependence of laboratory beta dose rates on sample grain size. Radiat. Measurements 39 (2) (2005) 123-127.
  22. M. Bagheri, E. Sadeghi, M. Zahedifar. Fabrication and investigation of thermoluminescence properties of gamma irradiated Dy-doped crystalline alumina," Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec. B: Beam Interact. Mater. Atoms 537 (2023) 46-53.
  23. J. Srivastava, S. Supe. Thermoluminescence processes in CaSO4: Dy. Dependence on stopping power. J. Phys. D: Appl. Phys. 13 (12) (1980) 2337.