Preparation of Lithium Fluoride (LiF:Mg,X,Y ) Dosimeter With Different ImpuritiesIn Bulk And Nanocrystalline Form

Yahyaabadi, Akram and Rezaei Ochbelagh, Darioush and Torkzadeh, Falamarz and Hosseini Pooya, Seyed Mehdi (2018) Preparation of Lithium Fluoride (LiF:Mg,X,Y ) Dosimeter With Different ImpuritiesIn Bulk And Nanocrystalline Form. Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (ساخت دزیمتر لیتیم فلوراید (LiF:Mg,X,Y) با ناخالصی¬های مختلف به صورت توده¬ای و کریستال نانو)
Akram Yahyaabadi.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Research Aim: LiF with various dopants is one of the most popular thermoluminescence (TL) material owing to its high sensitivity and tissue equivalence. The TL intensity of this material is strongly dependent on the concentration of dopants and the preparation procedure. Any small change in these factors can cause alterations in TL response. Therefore, in this study, the thermoluminescence material of lithium fluoride with dopants of Mg, Cu and Ag was prepared in powder form and thermoluminescence characteristics of this material were studied. Research method: For the production of LiF:Mg,Cu,Ag, the melting method was used at 1005 °C. For this purpose, the lithium fluoride powder was mixed with the desired impurities and with specific mole fractions in a platinum crucible. Findings: The influence of Cu and Ag concentrations on the response of the LiF:Mg,Cu,Ag sample was investigated and showed that the height of the low, main and high temperature peaks changes with Ag concentration. Their intensities increased with increasing Ag concentration to a maximum value and decreased with higher Ag concentration. It was also found that Cu concentration less than 0.05 mol% influences the maximum peak height and TL intensity. The optimum Cu and Ag concentrations were found to be 0.05 and 0.1 mol% at 1005 °C QT, respectively. The role of dopants in LiF:Mg,Cu,Ag material was also investigated. The results showed that presence of three dopants is important for having material with sensitivity higher than LiF:Mg,Ti. The glow curve structure of this sample that is similar to TLD-100H shows a mean peak at ~243 °C along with four overlapping peaks. Also, the absorbed dose response increases linearly at low dose ranges. The effect of the annealing temperature in the range of 200 to 350 °C on the thermoluminescence (TL) sensitivity and the glow curve structure of this material at different concentrations of Ag were investigated. It has been demonstrated that the optimum values of the annealing temperature and the Ag concentration are 240 °C and 0.1 mol% for better sensitivity, respectively. The TL intensity decreases at annealing temperatures lower than 240 °C or higher than 240 °C, reaching a minimum at 300 °C and then again increases for various Ag concentrations. It was also observed that the TL sensitivity could partially be recovered by a combined annealing procedure. A nanophosphor of LiF:Mg,Cu,Ag was prepared by planetary ball milling for the first time in the laboratory. The size and shape of the nanophosphor were confirmed by XRD and SEM, which showed that it was cubic in shape and about 53 nm in size. It was found that the optimum annealing condition was 250 °C for 10 min. The TL sensitivity of the prepared nanopowder was less than that of its micropowder counterpart. The LiF:Mg,Cu,Ag nanophosphor exhibited a linear response over a range of doses from 1 Gy to about 10 kGy. Conclusion: The results of this study showed that thermoluminescence characteristics of this phosphor such as low residual signal, low fading rate and good stability at repeatability and reusability make it useful for the dosimetric applications. Keywords: LiF, Dopant, Nano, Dosimetr, Thermoluminescenc

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: ساخت دزیمتر لیتیم فلوراید (LiF:Mg,X,Y) با ناخالصی¬های مختلف به صورت توده¬ای و کریستال نانو
Persian Abstract: : یکی از مهمترین مواد معادل بافت که امروزه کاربرد گسترده¬ای در دزیمتری ترمولومینسانس دارد، لیتیم فلوراید با ناخالصی¬های مختلف است. حساسیت این ماده به غلظت ناخالصی¬ها و روش آماده¬سازی وابسته است. هر تغییر کوچکی در این عوامل به تغییر در حساسیت و خصوصیات ترمولومینسانس ماده منجر می¬شود. لذا در این مطالعه، ماده ترمولومینسانس لیتیم فلوراید با ناخالصی¬های منیزیم، مس، و نقره (LiF:Mg,Cu,Ag) به صورت پودر تهیه شد و خصوصیات ترمولومینسانس آن مورد بررسی قرار گرفت. روش‌شناسی پژوهش: برای ساخت ماده LiF:Mg,Cu,Ag از روش ذوب در دمای °C 1005 استفاده شد. بدین منظور پودر لیتیم فلوراید با ناخالصی¬های مورد نظر و با درصد مول¬های مشخص با مقداری آب مقطر دوبار تقطیر شده در بوته پلاتین مخلوط شد. یافته‌ها: اثر غلظت¬های مختلف ناخالصی نقره و مس در شدت ترمولومینسانس ماده LiF:Mg,Cu,Ag بررسی شد و گزارش شد که ارتفاع قله¬های دمای پایین، اصلی و بالا با غلظت نقره تغییر می¬کند. شدت ترمولومینسانس با افزایش غلظت نقره زیاد می¬شود و سپس کاهش می¬یابد و بررسی شد که غلظت¬های کمتر از 05/0 مول درصد ناخالصی مس در ارتفاع قله اصلی و شدت ترمولومینسانس موثر هستند. سپس نتیجه شد که غلظت¬های بهینه ناخالصی نقره و مس به ترتیب 1/0 و 05/0 مول درصد است. نقش ناخالصی¬های منیزیم، مس و نقره در ماده LiF:Mg,Cu,Ag بررسی شد. نتایج نشان داد که سه ناخالصی منیزیم، مس و نقره برای داشتن ماده¬ای با حساسیت بالاتر از TLD-100 در کنار یکدیگر نقش موثری ایفا می¬کنند. در مطالعه حاضر، مشاهده شد ساختار منحنی درخشش این ماده که مشابه به نمونه LiF:Mg,Cu,P است قله اصلی با بیشینه دمای °C 243 و از 4 قله دیگر تشکیل شده است. همچنین، پاسخ دز در گستره¬¬های پایین به طور خطی است. بررسی اثر دمای بازپخت در گستره °C 350-200 بر حساسیت و ساختار منحنی درخشش ماده LiF:Mg,Cu,Ag نشان داد که مقدار بهینه دمای بازپخت در °C 240 است و شدت ترمولومینسانس در دماهای کمتر از °C 240 و یا بیشتر از آن کاهش می¬یابد و مجددا" در دمای بازپخت 320 و °C 350 افزایش می¬یابد. همچنین، بررسی شد که حساسیت این ماده با روش بازپخت ترکیبی به طور جزیی برگردانده خواهد شد. نانو ماده LiF:Mg,Cu,Ag با روش آسیاب مکانیکی تولید شد. شکل مکعبی و اندازه nm53 آن با آنالیزهای XRD و SEM تعیین شد. نتایج نشان داد که دما و زمان بازپخت بهینه آن در °C 250 به مدت 10 دقیقه است و حساسیت آن خیلی کمتر از حالت توده¬ای می¬باشد. این نانو ماده پاسخ خطی در گستره دز 1 تا حدود kGy 10 دارد و بالاتر از آن اشباع می¬شود. نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که این ماده به علت مشخصات ترمولومینسانس خوب از قبیل سیگنال باقی مانده پایین، پایداری در تکرارپذیری و محوشدگی ناچیز برای کاربردهای دزیمتری مناسب می¬باشد. واژه‌های کلیدی: لیتیم فلوراید، ناخالصی، نانو، دزیمتر، ترمولومینسانس
Supervisor:
SupervisorE-mail
Rezaei Ochbelagh, DariushUNSPECIFIED
Torkzadeh, FalamarzUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Hosseini Pooya, Seyed MehdiUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Date Deposited: 13 Dec 2018 17:26
Last Modified: 13 Dec 2018 17:26
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2439

Actions (login required)

View Item View Item