XXVI Congresso de Iniciação Científica
Soluções sólidas de oxissulfetos de terras raras para otimização de cintiladores
Giovanni Faria Requena (IC), Marian Rosaly Davolos (PQ), Marco Aurélio Cebim (PQ), Maike de Oliveira Krauser (PG). Unesp – Universidade Estadual Paulista, Campus de Araraquara, Instituto de Química, Dep. de Química Geral e Inorgânica, Laboratório de Materiais Luminescentes, Engenharia Química, *giovanni_f_requena@hotmail.com. Bolsa CNPq/PIBIC
Palavras Chave: oxissulfeto, codopagem, európio(III)
Introdução
Cintiladores são materiais que apresentam o fenômeno da luminescência quando excitados por radiações de altas energias (raios X, raios gamas) e as converte em radiação ultravioleta, visível ou infravermelho próximo. Estes apresentam uma gama de aplicações: geração de imagens em diagnósticos médicos (radiografia planar de raios X, por exemplo), inspeção industrial, dosimetria e física de alta energia¹. O oxissulfeto de gadolínio dopado com terras raras trivalentes (Gd2O2S:TR3+, com TR=
Eu ou Tb) é um exemplo o qual apresenta bom desempenho das aplicações citadas, portanto a otimização das propriedades luminescentes deste composto é de extrema importância. Dentre as possíveis alterações, foi escolhido melhorar a capacidade de absorção da radiação de alta energia deste material realizando substituição de uma porcentagem do gadolínio por lutécio e ítrio. Apesar de apresentar maior capacidade de absorção de radiação de alta energia em relação ao gadolínio, o lutécio tem raio iônico menor, portanto se faz necessária a adição de ítrio para compensar essa diferença.
Objetivos
O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da substituição simultânea de gadolínio por ítrio e lutécio na matriz de Gd2O2S utilizando európio como dopante ativador da luminescência.
Material e Métodos
Os compostos Gd2O2S:TR3+ foram sintetizados segundo PIRES (2001)². Soluções de cloreto de gadolínio, lutécio, ítrio e európio foram misturadas com uréia, o pH ajustado em 5 e o sistema mantido em um evaporador rotatório com temperatura do banho a 80ºC e 8 rpm por 3 h. Após esta etapa, o sistema foi deixado em repouso por 24h e o precipitado obtido filtrado e mantido em dessecador contendo sílica. O precursor (hidroxicarbonato de terras raras) foi colocado em navícula de alumina juntamente com outras duas navículas contendo enxofre e tratado termicamente em um forno tubular, sob atmosfera verde, durante 1h a 700ºC, 1h a 800ºC e 2h a 900ºC, sequencialmente. Os
compostos dopados preparados Gd(2-2x)Eu2xO2S, Gd(2-2x-2y)Lu2xY2yO2S e Gd(2-2x-2y-2z)Lu2xY2y Eu2z O2S foram caracterizados por difratometria de raios X (XRD) e espectroscopia vibracional no infravermelho (FTIR)
Resultados e Discussão
Os resultados obtidos pelo XRD estão na Figura 1.
Figura 1 Difratogramas de raios X das amostras.
Os resultados obtidos comparados com a ficha cristalográfica do Gd2O2S hexagonal indicam formação da fase sem nenhuma alteração significativa como consequência da substituição, com exceção da amostra Gd(2-2x-2y)Lu2xY2yO2S que apresenta um halo característico de materiais não cristalinos, provavelmente devido ao porta-amostra.
Os espectros vibracionais no infravermelho apresentaram as bandas características do oxissulfeto de gadolínio, porém sugerem impurezas de sulfato e de carbonato.
Conclusões
Com base nos resultados é possível concluir que as substituições foram realizadas sem apresentar significativas mudanças estruturais. Como continuidade do projeto, as amostras deverão ser purificadas e caracterizadas por luminescência excitada por UV e raios X, para avaliar a efetividade da substituição nas propriedades de cintilação.
Agradecimentos
Ao CNPq/PIBIC pela bolsa concedida. À FAPESP e CNPq pelo financiamento dos equipamentos.
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¹ Cebim, M. A.; Oliveira H. H. S.; Barelli, N.; Davolos, M. R. Sistema para realização de medidas de luminescência com excitação por raios X.
Quim. Nova, Vol. 34, No. 6, 1057-1062, 2011
² PIRES, A. M. Hidroxicarbonato de gadolínio ativado com európio ou térbio trivalentes como precursor de óxidos, oxissulfetos e silicatos luminescentes. 2001. 305 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Química, 2001.
