Dozimetrik malzemelerin lüminesans spektrumlarının incelenmesi
Investigation of luminescence spectrum of dosimetric materials
Yazar: ÖZLEM YİĞİT
Danışman: PROF. DR. KASIM KURT
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Radyasyon ölçümlerinde kullanılmak üzere üretilmiş pasif dozimetrik özellik gösteren malzemelerin lüminesans spektrumu analizi önem taşımaktadır. Çalışmalara bilgi üretmek amacı ile BeO, MgO, Al2O3 ve MgB4O7 ev sahibi materyallerde safsızlık olarak katkılanmış Nadir Toprak Elementleri (NTE) ve geçiş metallerinin lüminesans spektrumuna olan etkisine bakılmıştır. Oda sıcaklığında X-ışınları ile uyarılan malzemelerin radyolüminesans spektrumu QE-Pro spektrometresi ile ölçülmüştür. Her bir örnek için lineer sıcaklık artışı süresince 50oC ile 400oC arasında X-ışınları ile uyarılıp eş zamanlı olarak radyolüminesans-termolüminesans spektrumu ölçümü, yüksek çözünürlüklü hızlı kamerası ile yapılmıştır. Örneklere 10dk X-ışınları ile ışınlandıktan sonra termolüminesans spektrum ölçümleri lineer sıcaklık artışı süresince 500C ile 4000C arasında yapılmıştır. Alınan lüminesans spektrumu ölçümlerinin analizlerinde safsızlıkların etkisi ve katkısı incelenmiş ve lüminesans mekanizmaları oluşturulmaya çalışılmıştır. Kullanılan malzemelerde safsızlık olarak bulunan nadir toprak iyonların Dy3+,  Gd3+ ve Pr3+ karakteristik ışıma geçişleri belirlenmiş olup ev sahibi materyalden bağımsız olarak ışıma yaptıkları gözlenmiştir. Geçiş metallerinin ev sahibi materyaldeki iyon ile yer değiştirmesinden kaynaklanan yük dengesinin sağlanması ile oluşan oksijen boşluklarının oluşturduğu kristal kusurların yayınım spektrumuna katkısı belirlenmeye çalışılmıştır. Her bir malzeme için safsızlıklardan ve kusurlardan kaynaklanan lüminesans mekanizmaları belirlenmiştir.

Abstract:
Luminescence spectrum analysis of materials with passive dosimetric properties produced for use in radiation measurements is crucial. Generate information to study the effect of Rare Earth Elements (REE) and transition metals doped as impurities in BeO, MgO, Al2O3, and MgB4O7 host materials on the luminescence spectrum was examined. We measured the radioluminescence spectrum of the materials excited with X-rays at room temperature with the QE-Pro spectrometer. For each sample, during the linear temperature increase while X-ray irradiated, radioluminescence-thermoluminescence spectrum measurements were made between 500C and 4000C with a high-resolution speed camera. After exposing to radiation each sample with X-rays for 10 minutes, thermoluminescence spectrum measurements were made between 500C and 4000C during the linear temperature increase. In analysing the luminescence spectrum measurements taken, we examined the effect and contribution of the impurities and established luminescence mechanisms. Dy3+, Gd3+, and Pr3+ characteristic radiative transitions of rare earth ions found as impurities in the materials used were determined and observed that they radiated independently of the host material. It was tried to determine the contribution of the crystal defects of the oxygen vacancies formed by the charge balance caused by the displacement of the transition metals with the ion in the host material to the emission spectrum. Luminescence mechanisms due to impurities and defects were determined for each material.