تهیه و مشخصه یابی نانو ذرات سوسوزن BaMgAl10O17:Eu2+ و بررسی آن به عنوان یک آشکارساز درشمارشگر ذرات بتا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

3 استاد، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

4 دانشیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

5 کارشناسی ارشد، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

در این کار، نانو ذرات BaMgAl10O17 با و بدون دوپ شدن با Eu2+ توسط یک روش سنتز احتراقی جدید، ساده با سوخت ترکیبی اوره و گلایسین بدون استفاده از اتمسفر احیاکننده تهیه شدند. ریخت‌شناسی، ساختار، خلوص فاز و ویژگی­های نورتابی نانو ذرات به ترتیب با میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM) ، الگوی پراش اشعه (XRD) و فتولومینسانس (PL) بررسی شد. اثر سوخت اوره به‌تنهایی و در ترکیب با گلایسین در احیای Eu3+ به  Eu2+مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مورفولوژی و پراش اشعه ایکس بیانگر ساختاری میله‌ای باریک شبیه به دانه برنج در ابعاد تقریباً 45 تا 65 نانومتر با خلوص تقریباً بالا را نشان می‌دهد. در نمونه دوپ شده با اروپیوم و سنتز شده با سوخت ترکیبی اوره و گلایسین، طیف گسیل فتولومینسانس در محدوده طول موج‌های 400 تا 500 نانومتر با مرکزیت 447 نانومتر مشاهده شد. پاسخ سوسوزنی نمونه‌ها به تابش چشمه‌های 90Sr و 241Am به عنوان چشمه های گسیلنده ذرات باردار و گاما و قابلیت جداسازی تابش بتا و گاما در چشمه 90Y / 90Sr بررسی شد. نتایج نشان داد که نانو ذرات BaMgAl10O17 دوپ شده با Eu+2 به ذرات بتا حساسیت خوبی نشان می‌دهند و می‌توانند گزینه مناسبی برای کاربردهای آشکارسازی ذرات بتا باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Mohammadi, H.; Abdi, M. R.; Habibi, M. H. “Synthesis, and Scintillation Properties of Cerium – Doped Gd2SiO5 Nanopowders Under Alpha Radiation and the Importance of Selecting the Appropriate Calcination Temperature”; J. Lumin. 2020,219, 116849.##
[2]     Van Eijk, C. W. E. “Inorganic Scintillators in Medical Imaging Detectors”; Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 2003,509, 17-25.##
[3]     Kamenev, A.; Chen, F.; Zhan, Y.; Majewski, R. L.; Cai, W. “Scintillating Nanoparticles as Energy Mediators for Enhanced Photodynamic Therapy”; ACS Nano 2016,10, 3918-3935.##
[4]     Mazhdi, M.; Tafreshi, M. J. “The Investigation of Scintillation Properties of Gadolinium Doped Zinc Oxide Nanoparticles for Nuclear Radiation Detection”; Phys. Res. A2020,959, 1-6.##
[5]     Lecoq, P.; Schneegans, M., “Progress and Prospects in the Development of New Scintillators for Future High Energy Physics Experiments”; Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 1992,315, 337-343.##
[6]     Rahimi, M.; Zahedifar, M.; Azimirad, R.; Faeghina, A. “Luminescence, and Scintillation Properties of Eu2+ Doped CaF2 Glass Ceramics for Radiation Spectroscopy”; J. Lumin., 2020, 11704,1-27.##
[7]     Liu, R. S. “Phosphors, Up conversion Nanoparticles, Quantum Dots, and Their Applications”; Vol. 1, Springer-Verlag Berlin, 2017, ISBN 978-3-662-52769-6 (eBook)##
[8]     Yokota, K.; Zhang, S. X.; Kimura, K.; Sakamoto, A. “Eu2+- Activated Barium Magnesium Aluminate Phosphor for Plasma Display Phase Relation and Mechanism of Thermal Degradation”; J. Lumin, 2001, 92(3), 223–227.##
[9]     Shukla, R. S. V. K.; Mishra, P.; Pandey, Sh. K.; Kumar, K.; Baranwal, V.; Kumar, M.; Pandey, A. C. “Enhanced Blue Luminescence in BaMgAl10O17: Eu, Er, Nd Nanophosphor for PDPs and Mercury-free Fluorescent Lamps”; J. Alloys Comp., 2013, 547, 1-4.##
[10]  Shivani, P.; Gupta, M.; Jaiswal, V.; Ravinder, G.; Serrlatha, C. J.; Hussain, K. A.; Vijaya Prakash, G.; Haranath, D. “Unusual Red-Shift and Enhanced Photoluminescence of BaMgAl10O17: Eu2+ Phosphor under Ultraviolet an Excitation for Modern Lighting Systems”; J. Nanosci, and Nanotech, 2020, 20, 3854-3858.##
[11]  Bitao, L.; Yuhua, W.; Feng, Z.; Zhaofeng, W. “The Reduction of Eu3+ to Eu2+ in BaMgAl10O17: Eu and the Photoluminescence Properties of BaMgAl10O17:Eu2+ Phosphor”; J. Appl. Phys., 2009,106, 053102.##
[12]  Justel, T.; Lade, H.; Mayr, W.; Meijerink, A.; Wiechert, D. U. “Thermoluminesce Spectroscopy of Eu2+ and Mn2+ Doped BaMgAl10O17”; J. Lumin. 2003,101, 195-210.##
[13]  Kumar, M.; Rajput, P.; Singh, P. K.; Yadav, A. C.; Pradhan, S. L.; Baranwal, V.; Singh, U. B.; Jha, S. N.; Singh, F. “Luminescence Properties of BaMgAl10O17:Mn2+ Nanophosphors”; J. Alloys Compd,2019,799, 556-562.##
[14]  Zhang, Z.; Feng, J.; Huang, Z. “Synthesis and Characterization of BaMgAl10O17: Eu2+ Phosphor Prepared by Homogeneous Precipitation”; J. Particuology, 2010, 8, 473- 476.##
[15]  Jeong, Y. K.; Kin, H. J.; Choi, H. “Luminescent Properties of BaMgAl10O17: Eu2+ Blue Phosphor Grown with SiO2 Using Atomic Layer Deposition”; Appl. Phys., 2009,9, 249-251.##
[16]  Varma, A.; Mukasyan, A. S.; Rogachev, A. S.; Manukyan, K. V. “Solution Combustion Synthesis of Nanoscale Materials”; Chem. Rev., 2016, 116, 14493-14586.##
[17]  Singh, V.; Singh, N.; Pathak, M. S.; Watanabe, S.; Gundu Rao, T. K.; Jadhav, N.; Kwon, Y. W. “PL and ESR Study on the UVB-Emitting Gadolinium-Doped BaMgAl10O17 Hexagonal Phase Obtained by Combustion Synthesis”; J. Electron. Mater. 2018,47, 7365-7371.##
[18]  Pradal, N.; Chadeyron, G.; Therians, S.; Potdevin, A.; Santilli, C. V.; Mahiou, R. “Investigation on Combustion Derived BaMgAl10O17:Eu2+ Phosphor Powder and its Corresponding PVP/BaMgAl10O17: Eu2+ Nanocomposite”;Dalton Trans.  2014,43, 1072-1081.##
[19]  Zambare, A. P.; Prasad, A. S. S.; Natrajan, V.; Nageswara Rao, B.; and Murthy, K. V. R. “Thermoluminescence Studies of BaMgAl10O17 Doped with Eu Phosphors”; J. Pure  Appl. Phys., 2009,47, 453-455.##
[20]  Tanno, H.; Zhang, Sh.; Shinoda, T.; Kajiyama, H. “Characteristics of Photoluminescence, Thermoluminescence, and Thermal degradation in Eu-doped BaMgAl10O17 and SrMgAl10O17”; J. Lumin. 2010,130, 82-86.##
[21]  NuChart; Version 4.0.0; Canberra, July, 1998.##
[22]  Hwang, K.S.; Hwangbo, S.; Kim, J.T. “ Chemical Solution- derived SrMg2(PO4)2:Eu2+ Bluephospher for ultraviolet emitting diodes”, Optica  Applicata, Vol. XL, 2010, 4.##
[23]  Knoll,  F. G. “Radiation Detection and Measurement”; 4th ed., John Wiley& Sons, New York, 2010, 235-270.##