Influência da temperatura na persistência luminescente verde do fósforo CdSiO

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)

34^a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química

Influência da temperatura na persistência luminescente verde do fósforo CdSiO

dopado com íons Tb

Lucas C. V. Rodrigues*^1,2 (PG), Hermi F. de Brito¹ (PQ), Jorma Hölsä^1,2 (PQ), Mika Lastusaari² (PQ), Maria C. F. C. Felinto³ (PQ), José M. Carvalho¹ (PG), Luis A. O. Nunes⁴ (PQ), Marja Malkamäki² (PG)

*lucascvr@iq.usp.br

1 Universidade de São Paulo, Instituto de Química, São Paulo-SP, Brasil.

2 University of Turku, Department of Chemistry, Turku, Finlândia.

3 Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, Centro de Química e Meio Ambiente, São Paulo-SP, Brasil.

4 Universidade de São Paulo, Instituto de Física de São Carlos, São Carlos-SP, Brasil.

Palavras Chave: persistência luminescente, silicato de cádmio, térbio, termoluminescência.

Introdução

Fósforos com persistência luminescente formam uma classe de materiais que armazenam energia luminosa que é liberada gradualmente com o auxílio de energia térmica. Esses materiais podem ser aplicados em tintas luminescentes, em detectores de radiação de alta energia etc. [1].

A quantidade de energia térmica necessária para o fenômeno da persistência luminescente varia em cada material, sendo dependente dos tipos de defeitos presentes no fósforo. Este trabalho visa esclarecer a influência da temperatura na per- sistência luminescente do material CdSiO3:Tb³⁺, a fim de auxiliar no desenvolvimento do mecanismo do fenômeno para este sistema.

Resultados e Discussão

O material CdSiO3:Tb³⁺ foi preparado pelo método cerâmico a 950 °C por 7 h. O sólido obtido foi ca- racterizado estruturalmente através da difração de raios X onde identificou-se que a fase metassilicato de cádmio (CdSiO3) é predominante.

A curva de termoluminescência (TL) (Figura 1) exibe uma banda larga com máximos em 120 e 240 °C. A deconvolução através do software TLanal v1.0.3 [2] confirmou a presença de três armadilhas com energias entre 0,6 e 0,75 eV abaixo da banda de condução. Essas energias são favoráveis para a persistência luminescente na temperatura ambiente.

Os espectros de emissão foram registrados em diferentes temperaturas e suas intensidades foram integradas. A relação da intensidade integrada de fotoluminescência (FL) em função da temperatura é apresentada na figura 1. Observa-se que a intensidade de emissão aumenta até 200 °C, ocorrendo uma supressão de luminescência em temperaturas maiores. Esse aumento anormal da luminescência com a temperatura ser explicado pela presença de elétrons armazenados em defeitos que são liberados com o aumento da energia térmica aumentando a luminescência.

Os espectros de persistência luminescente (Figura 2) do CdSiO3:Tb³⁺ exibiram as transições ⁵D4→⁷FJ

características do íon Tb³⁺. Observou-se que o

tempo de persistência luminescente (Figura 2) é maior na temperatura de 200 °C. Esse maior tempo de persistência corrobora com os dados de TL (Figura 1) já que o máximo da banda é nessa região de temperatura.

Figura 1. Curvas de termoluminescência (esquer- da) e supressão térmica da luminescência (direita) do fósforo CdSiO3:Tb³⁺.

Figura 2. Espectro de persistência luminescente (esquerda) e tempo de persistência luminescente (direita) do fósforo CdSiO3:Tb³⁺ em diferentes temperaturas.

Conclusões

O fósforo CdSiO3:Tb³⁺ apresentou maior tempo de persistência luminescente em 200 °C do que na temperatura ambiente devido à presença de defeitos (armadilhas) de maior energia, podendo ser aplicado como marcador luminescente em ambientes com temperaturas elevadas.

Agradecimentos

FAPESP, CNPq, CAPES e inct-INAMI.

____________________

1 Aitasalo T.; Hölsä J.; Jungner H.; Lastusaari M. e Niittykoski J.

J. Phys. Chem. B 2006, 110, 4589.

2 Chung K.S.; TL Glow Curve Analyzer v.1.0.3., 2008 Korea Atomic Energy Research Institute and Gyeongsang National University, Korea.

50 100 150 200 250 300

In te ns id ad ei nt eg ra da (FL) /U ni d. ar b.

Temperatura / °C CdSiO₃:Tb³⁺

λ exc: 250 nm

400 450 500 550 600 650

5D4→7F3 5D4→7F4 5D4→7F5

2 0 2 0 0

Intensidade / Unid. Arb.

λ / nm C d S i O

3: T b^{3 +}

λe x c: 2 5 0 n m

5 0 0 s a p ó s e x c i t a ç ã o T e m p e r a t u r a / ° C

5D4→7F6

0 100 200 300 400 500

2 0 2 0 0

Intensidade / Unid. Arb.

Tempo / s 1 5 m i n e x c i t a ç ã o C d S i O

3: T b^{3 +}

λe x c: 2 5 0 n m

Temperatura (°C)

100 200 300 400

0.6 eV 0.62

0.75

I r r a d i a ç ã o : 2 m i n D e l a y : 3 m i n T a x a d e a q u e c i m e n t o : 5 ^oC s^{- 1}

Curva experimental Curva calculada

CdSiO₃:Tb³⁺

Intensidade / Unid. Arb.

Temperatura / °C Energia do trap