Farklı iyon katkılı lityum tetraborat fosforların optiksel özelliklerinin ve termolüminesans mekanizmalarının incelenmesi
Investigation of optical properties and thermoluminescence mechanisms of different ion doped lithium tetraborate phosphors
Yazar: DİLEK ERDEMLİ
Danışman: PROF. DR. TURGAY KARALI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering
Dizin: Termoluminesan dozimetri = Thermoluminescent dosimetry ; Termolüminesans = Thermoluminescence

Özet:
Termolüminesans (TL), radyasyon dozimetrisinde kullanılan en yaygın yöntemdir. Farklı iyon katkılanmış lityum tetraborat (Li2B4O7, LTB) malzemeler, doku eşdeğeri efektif atom numarasına sahip olmaları nedeniyle termolüminesans dozimetre (TLD) olarak oldukça yaygın kullanılmaktadırlar. Ayrıca ilgi çekici optik özelliklere sahip olmalarından dolayı optoelektronik malzemeler olarak kullanımları giderek yaygınlaşmaktadır.
Bu tez çalışmasında, Li2B4O7:Ag (%0,25), Li2B4O7:Cu (%0,25), Li2B4O7:Cu (%0,62), Li2B4O7:Mn (%0,30), Li2B4O7:Mn (%.0,68) ve Li2B4O7:Mn (%0,53) olmak üzere Ag, iki farklı konsantrasyonda Cu ve üç farklı oranda Mn katkılanmış LTB malzemelerin lüminesans özellikleri incelenmiştir. Malzemelerin dozimetrik özelliklerinin belirlenmesi için ışıma eğrilerinin yapısı, doz-cevap eğrileri ve kararlılıkları incelenmiştir. Aktivasyon enerjisi (E), frekans faktörü (s) ve kinetik mertebesi (b) gibi tuzak parametrelerinin belirlenebilmesi için farklı ısıtma hızları yöntemi, Tmax-Tdurma yöntemi ve izotermal bozunum yöntemi kullanılmıştır. Bunlara ek olarak, malzemelerin radyolüminesans ölçümleri alınmış ve optik soğurma özellikleri incelenmiştir. Radyolüminesans spektrumlarında Ag katkılı malzeme için 270 nm 'de, %0,25 Cu katkılı örnek için 350 nm'de %0,62 Cu katkılı örnek için 370 nm'de, farklı konsantrasyonlarda Mn katkılı malzemelerde ise yaklaşık 430 nm ve 610 nm'de pikler elde edilmiştir. Optik absorbsiyon grafiklerinde ise Ag iyonu için 205 nm'de, Cu iyonu için yaklaşık 360 nm'de bandlar gözlenmiştir. Cu konsantrasyonunun artmasıyla soğurma şiddeti de artmaktadır. Mn katkılı örneklerde ise Mn2+ iyonlarının uyarma spektrumlarına karşılık gelen yaklaşık 360 nm ve 600 nm'de pik yapan bandlar gözlenmiştir.

Abstract:
Thermoluminescence (TL) is the most common method used in radiation dosimetry. Differention-doped lithium tetraborate (Li2B4O7, LTB) materials are widely used as thermoluminescence dosimetry (TLD) due to the effective atomic number as tissue equivalent. Moreover, their use as optoelectronic materials is becoming increasingly widespread because of their interesting optical properties.

In this thesis, the luminescence properties of Ag-doped, Cu-doped at two different concentrations, and Mn-doped at three different concentrations LTB materials such as Li2B4O7:Ag (0,25%), Li2B4O7:Cu (0,25%), Li2B4O7:Cu (0,62%), Li2B4O7:Mn (0,30%), Li2B4O7:Mn (0,68%) and Li2B4O7:Mn (0,53%) were investigated. In order to determine the dosimetric properties of the materials, the glow curve structures, dose-response curves and stability of the materials were investigated. Various heating rate method, Tmax-Tstop method and isothermal decay method are used to determine the trap parameters such as activation energy (E), frequency factor (s) and kinetic order (b) of the dosimetric materials used. In addition, emission spectra and crystal structure of these dosimetric materials were investigated by radioluminescence and optical absorption. In the radioluminescence spectra for the Ag doped material at 270 nm , for the 0,25% Cu doped sample at 350 nm, for the 0.62% Cu doped sample at 370 nm, at the different concentrations in the Mn doped material, about 430 nm and 610 nm bands were obtained. In the optical absorption spectrum, bands were observed at 205 nm for Ag ion and at about 360 nm for Cu ion. The increase in Cu concentration increases the absorption intensity. In the Mn-doped samples bands that peaked at about 360 and 600 nm corresponding to the excitation spectra of Mn2+ ions were observed.