Sinal LOE

A forma convencional de apresentar a termoluminescência de um material é através da curva de intensidade TL vs. temperatura (glow curve). Similarmente, uma forma convencional de apresentar a LOE no modo de estimulação contínua de um material é através da intensidade LOE em função do tempo, ou simplesmente, curva de decaimento LOE. A linha sólida mais intensa da Figura 16 apresenta uma curva característica de decaimento, em escala semilogarítmica, obtida do quartzo particulado extraído de sedimentos da Austrália (PREUSER et al., 2009). Como pode ser observado, essa curva de decaimento LOE não descreve um decaimento exponencial simples, mas pode ser decomposta em componentes de decaimento exponencial simples. Na Figura 16, a linha sólida menos intensa, a linha tracejada e pontilhada representam as componentes rápida, média e lenta, respectivamente.

Além destas três componentes principais, recentemente uma componente ultra- rápida foi observada (JAIN et al., 2008). Também foram reportadas várias componentes lentas (BULUR et al., 2000; SINGARAYER; BAILEY, 2003; JAIN; MURRAY; BØTTER- JENSEN, 2003). Apesar da predominância da componente rápida na maioria das curvas de decaimento LOE do quartzo, as componentes variam de acordo com a procedência. Por exemplo, enquanto a componente rápida apresentada na Figura 16 tem decaimento completo em menos de 5 s, outros autores, utilizando medida similar, apresentaram completo

decaimento da componente rápida após 10 segundos de estimulação (WINTLE; MURRAY, 2006).

Figura 16: Curva de decaimento da LOE obtida de quartzo de sedimentos da Austrália

PREUSER et al., 2009.

A existência de mais de uma componente de decaimento pode ser explicada por três fatos: (i) existe mais de uma armadilha contribuindo para o sinal LOE, e cada armadilha possui uma probabilidade de liberação do portador de carga, resultando em diferentes taxas de decaimento; (ii) durante a estimulação LOE há um ou mais rearmadilhamento antes da recombinação luminescente (a etapa intermediária do rearmadilhamento resulta em uma componente de decaimento mais lenta); (iii) há disponibilidade limitada dos centros luminescentes, assim, durante a estimulação há uma diminuição na eficiência da luminescência o que resulta em decaimento LOE inicialmente mais rápido. Estas três possibilidades podem ocorrer simultaneamente no mesmo sistema.

Devido ao rearmadilhamento, as armadilhas rasas, como aquelas responsáveis pelo pico TL a 110 °C, desempenham importante papel no sinal LOE do quartzo (WINTLE; MURRAY, 1997; MURRAY; WINTLE, 1998). A transição de elétrons, induzida pela luz, de armadilhas profundas para armadilhas rasas é chamada de fototransferência. A Figura 17 apresenta duas curvas de intensidade TL em amostras irradiadas com a mesma dose e submetidas ao mesmo procedimento de pré-aquecimento. Entretanto, uma delas não foi exposta à luz, enquanto a outra foi exposta à luz de LEDs azuis. Como pode ser observado, a amostra que não foi exposta apresenta maior intensidade TL em torno de 300 °C e não apresenta o primeiro pico. Por outro lado, a amostra exposta apresenta um intenso pico TL a

100 °C e uma diminuição na área TL por volta de 300 °C. Este fato pode ser explicado pela transferência de elétrons das armadilhas responsáveis pelo pico a para armadilhas responsáveis pelo pico a .

Figura 17: Efeito de fototransferência no quartzo durante a estimulação do sinal da LOE

VANDENBERGHE, 2004.

A transferência de carga que gera o pico TL fototransferido é uma das possíveis causas para a existência de mais de uma componente de decaimento LOE. No intuito de suprimir a contribuição desta transição de carga e, consequentemente, aumentar a eficiência luminescente nas medidas LOE, alguns autores sugeriram realizar tais medidas à temperatura de (WINTLE; MURRAY, 1997 e MURRAY; WINTLE 1998). Posteriormente, um estudo mostrou que medidas LOE a resultavam em aumento na intensidade do sinal (WINTLE; MURRAY, 2000).

As medidas termicamente assistidas simplificam o sinal LOE, pois eliminam a contribuição das armadilhas rasas. Por outro lado, mesmo para medidas termicamente assistidas a 220 °C o sinal LOE possui mais de uma componente de decaimento (SMITH; RHODES, 1994). Esse comportamento sugeriu que o sinal LOE tem origem em mais de uma armadilha, cada uma com diferente suscetibilidade à estimulação óptica. Posteriormente, estudos relataram até sete componentes distintas para a curva de decaimento LOE do quartzo (JAIN; MURRAY; BØTTER-JENSEN, 2003; SINGARAYER; BAILEY, 2003). Entretanto, nem todas as componentes são observadas em todas as amostras investigadas.

A deconvolução das componentes do sinal LOE utilizando uma curva de decaimento não é simples. Essa dificuldade motivou o desenvolvimento da estimulação linearmente

modulada, que permite a discriminação das várias componentes (BULUR, 1996). Nesta técnica de leitura, as componentes mais sensíveis são medidas antes que as componentes menos sensíveis, sendo estas últimas somente observadas quando estimuladas com maior intensidade de luz. Desta forma, as diferentes componentes são separadas em função do tempo e a curva apresenta picos, em vez de decaimentos exponenciais. Assim, cada pico corresponde a uma componente diferente da mesma forma que a curva de intensidade TL, onde a luminescência é obtida com o aumento linear da temperatura. Esse modo de estimulação tem sido usado em muitos estudos sobre a LOE do quartzo, especificamente para a caracterização das componentes (SCHILLES et al., 2001; JAIN; MURRAY; BØTTER- JENSEN, 2003; SINGARAYER; BAILEY, 2003). A Figura 18 ilustra a presença de diferentes componentes do sinal LOE do quartzo. Esta curva foi obtida de grãos de quartzo extraídos de amostra de areia da Holanda. Nesta figura são identificadas quarto componentes distintas: pico 1, componente rápida; pico 2, componente média e outros dois picos que são duas componentes lentas.

As medidas LOE linearmente modulada são demoradas, quando comparadas às medidas com intensidade de estimulação constante. Um estudo sugeriu uma aproximação onde a curva de decaimento pode ser matematicamente convertida na curva linearmente modulada (BULUR, 2000). Além da vantagem de leitura em menor tempo, há a vantagem de melhor estabilidade na potência de estimulação pelo tempo. O sinal convertido é chamado de LOE pseudo linearmente modulada (pseud-LM-OSL). Estas curvas são consideradas confiáveis para a separação das componentes rápidas e médias.

Figura 18: Intensidade da LOE linearmente modulada de quartzo extraído de areia da Holanda