Síntesis y caracterización de las propiedades de termoluminiscencia del silicato de litio (Li2SiO3) puro y dopado con Eu, Ce y Tb, para su posible uso como detector de radiación ambiental - Aynaya Cahui, Sandra Claudia (2025)
La termoluminiscencia (TL) y la luminiscencia ópticamente estimulada (LOE) son técnicas reconocidas por su aplicación en el campo de la dosimetría de radiación. Diversos materiales luminiscentes, como los silicatos, han sido caracterizados para evaluar su viabilidad como dosímetros, aplicables en la dosimetría ambiental, clínica, entre otras. En este sentido, el silicato de litio (Li₂SiO₃ ) puro o dopado con tierras raras, sintetizado por diferentes métodos, viene siendo investigado por ser un material interesante por sus propiedades de luminiscencia. Por lo tanto, en esta tesis presentamos la síntesis del Li₂SiO₃ puro y dopado (Tb, Eu y Ce) utilizando dos rutas de síntesis: (i) reacción en estado sólido (RES) y (ii) sol-gel (SG), para el estudio de sus propiedades dosimétricas. La estructura cristalina se evaluó mediante difracción de rayos X (DRX) y el método de refinamiento de Rietveld, mientras que la luminiscencia y sus propiedades dosimétricas se ha estudiado mediante TL bajo el efecto de diferentes dosis de radiación. Para el estudio de las propiedades dosimétricas, se han elaborado pastillas a través del proceso de compactación y sinterización. Además, se han llevado a cabo estudios de resonancia paramagnética electrónica (EPR) para identificar los centros de defecto inducidos por la radiación responsables del proceso de emisión TL. El análisis de refinamiento de Rietveld revela que las muestras sintetizadas por el método RES presentan dos fases cristalinas: 84.2% de metasilicato de litio (Li₂SiO₃) y 15.8% de ortosilicato de litio (Li₄SiO₄). Por otro lado, las muestras sintetizadas por el método SG están compuestas por una única fase cristalina, que corresponde al metasilicato de litio (Li₂SiO₃). La curva de emisión TL de la muestra sintetizada por RES presenta un pico principal centrado en 175 °C con una banda de emisión centrada en 385 nm. Por otro lado, la muestra obtenida por SG presenta picos intensos entre 156 y 161 °C. La máxima sensibilidad en su respuesta TL fue obtenida para una concentración de 0.05 mol% de Eu por cada mol de Li, así como también 0.05 mol %de Ce por cada mol de Li, presentando respuesta TL regular para los dopantes de Eu y Ce e irregular para el dopaje de Tb. Las principales propiedades dosimétricas, como reproducibilidad, desvanecimiento, dosis mínima de detección y linealidad fueron evaluados. Los resultados indican que el material obtenido por RES es sensible a bajas dosis (entre 0.5 mGy a 1 Gy), mientras que las muestras obtenidas por SG son sensibles a dosis superiores a 5 Gy. Los análisis de Tm-TSTOP y de deconvolución demostró que la curva de emisión TL es formada por picos con cinéticas de primer y segunda orden. Resultados preliminares de LOE mostraron un buen comportamiento con la dosis de radiación ionizante. El espectro EPR presentó tres centros paramagnéticos debido al ion O-, al centro F+ y al centro de Ti3+. Los centros F+ y de Ti3+ probablemente están asociados al pico principal del Li₂SiO₃ .