Síntesis y caracterización de sistemas dosimétricos preparados vía solgel

La preparación por el método sol-gel de materiales de sílice conteniendo impurezas con propiedades ópticas (por ejemplo, metales de transición y tierras raras) se ha convertido en un método simple para la preparación de materiales con propiedades dosimétricas para aplicaciones en físicas de radiaciones. Las principales ventajas de la preparación por este método son las excelentes propiedades mecánicas que estos materiales presentan, además de su resistencia a los solventes, estabilidad dimensional y transparencia. En esta tesis se describe el método de preparación de materiales dosimétricos a través del método sol-gel, así como la caracterización de éstos por microscopia electrónica de transmisión y un estudio de la termoluminiscencia, cuando son expuestos a la radiación gamma. La preparación de las muestra de sílice se realizó por el método sol-gel, utilizándose tetraetil ortosilicato (TEOS), como precursor, etanol como policondensador y HCI como catalizador. Las impurezas de Cu, Fe, Mn, Sm, Eu y Nd, la primera en forma de cloruro y las otras en forma de óxidos, fueron agregadas en el alcohol utilizado en el proceso de policondensación. Después del proceso de gelación se obtuvieron vidrios transparentes con diferente tonalidad de color, de acuerdo a las impurezas contenidas; a continuación los vidrios fueron sometidos a un tratamiento térmico a 1000 c durante 4 horas. De acuerdo al análisis por microscopia electrónica, se observaron estructuras amorfas constituidas por silicio y oxígeno, conteniendo partículas nanométricas, las cuales se encontraban uniformemente distribuidas y de acuerdo al análisis elemental están asociadas con las impurezas agregadas. Este resultado es importante dado que indica que las impurezas solo quedan en la estructura de la sílice. Se observó también que las impurezas incorporadas en la sílice muestran una importante influencia en la respuesta termoluminiscente inducida por la radiación gamma en la sílice. Se encontró que las impurezas de Mn inducen una mayor sensibilidad, en tanto que las que contienen Fe muestran menor sensibilidad. Las muestras conteniendo Cu, Sm, Eu y Nd muestran una sensibilidad intermedia. También se observó que todas presentan un intervalo de linealidad.

The preparation by the so-called solgel method of silica gels contained impurities of elements which possess interesting optical properties (for example, transition metals or rare earths) have been represented as a straight forward method for preparing dosimetric materials for radiation physics. One advantage of the preparation of materials with dosimetric properties by the solgel method is that materials, with excellent mechanical properties, resistance to solvents, dimensional stability and transparency, can be produced. The present work describes the preparation of dosimetric materials through the solgel method, the transmission electron microscopy characterization of these materials and the thermoluminiscence studies when exposed to gamma radiation. Silica gels with impurities were prepared by the sol-gel method using TEOS as precursor, ethanol and hydrochloric acid as catalyst. Cu, Fe, Mn, Sm, Eu and Nd as impurities, the first one in Chloride form and the others as oxides, were added to the ethanol used in the polycondensation process. Translucid glassy materials, of different colors, depending on the impurities present, were obtained, which were subject to a 1000 oc thermal treatment for 4 hours. According to the electron microscopy analysis, a amorphous structure constituted by silicon and oxygen with nanometric particles distributed uniformly was observed in all samples. The elemental analysis showed that these nanometric particles are associated to the impurities incorporated in the silica gel samples. This result is important since it indicates that the impurities are indeed supported in silica gel. lt was observed that the type of the impurities exhibit an important influence on the thermoluminescence signal induced by the gamma radiation in the silica gel. lt was observed that the samples that contain Mn impurities present a greater sensibility, with respect to those which do not contain impurities, whereas the silica gel containing Fe is less sensitive. The samples that contain Cu, Sm, Eu and Nd showed an intermediate sensibility. Also it was observed that all present an interval of linearity.