سنتز نانوفسفر دزيمتر ترمولومينسانس تري‌بورات ليتيم با ناخالصي آلومينيوم و بررسي پارامترهاي سينتيك آن

Synthesis and Study of Kinetic Parameters of Nanophosphor LiB3O5: Al

مقدمه: دزيمترهاي ترمولومينسانس از پركاربردترين دزيمترهاي غير فعال درون‌تني محسوب مي‌شوند. نانوفسفرها، در مقايسه با مواد استاندارد موجود، خواص دزيمتري مناسب‌تري دارند. هدف از انجام اين مطالعه، سنتز و تعيين پارامترهاي سينتيكي نانوفسفري معادل با بافت انسان براي كاربردهاي پزشكي بود. روش‌ها: پس از سنتز نانوفسفر (Nanocrystalline lithium triborate (LiB3O5، ساختار و ابعاد آن با استفاده از واكاوي الگوي پراش پرتوي ايكس X-ray diffraction يا (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي Scanning electron microscope يا (SEM) بررسي شد. ناخالصي‌هايي با درصد وزني مختلف (0/5، 1 و 2) به نانوفسفر اضافه گرديد تا مناسب‌ترين تركيب به عنوان دزيمتر قابل استفاده در پزشكي انتخاب گردد. پارامترهاي سينتيك قله‌ي منحني درخشندگي به چهار روش محاسبه و نتايج حاصل از اين روش‌ها با هم مقايسه شدند. يافته‌ها: واكاوي SEM و XRD مشخص نمود كه ابعاد ذرات LiB3O5:Al كمتر از 100 نانومتر و با خلوص به نسبت بالايي است. با پرتودهي و خوانش نمونه‌ها، بهترين موقعيت و بيشترين شدت پيك منحني درخشندگي با اضافه نمودن دو درصد وزني ناخالصي آلومينيوم، در پيك دمايي 183 درجه‌ي سانتي‌گراد به دست آمد. نتيجه‌گيري: نتايج حاصل از روش‌هاي مختلف مورد مطالعه، هم‌خواني خوبي نداشتند. مقدار ميانگين انرژي فعال‌سازي محاسبه شده، 1/2433 الكترون‌ولت بود كه تراز انرژي مناسبي براي خوانشگر دزيمتر مي‌باشد. با مقايسه‌ي مقادير تجربي و محاسباتي، صحت روش‌هاي محاسباتي تأييد گرديد.

Background: Thermoluminescence dosimeters are the most widely used inactive in vivo dosimeters. Nanoparticles have more suitable dosimetry properties than similar bulk materials. The purpose of this study was to synthesize and to determine the kinetic parameters of nanophosphor equivalent to human tissue for using in medical purposes. Methods: After synthesis of LiB3O5 nanophosphor, structure and its dimensions were investigated using X-ray diffraction pattern (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Different activators were added to each nanophosphor with 0.5, 1, and 2 percent of weight, to select the most suitable compound as a usable thermoluminescence dosimeter in medicine. The kinetic parameters of the glow peaks were calculated using four methods, and the results of these methods were compared. Findings: SEM and XRD analysis showed that the dimensions of synthesized phosphorus were less than 100 nm, and had a relatively high purity. By irradiating and reading the samples, the best peak position and intensity of the glow curve were obtained by 2 percent of weight aluminum (Al) activator at the peak temperature of 183 °C. Conclusion: The results of different methods were in good agreement. The calculated mean value of the activation energy was 1.243 eV, which had a good energy level for the thermoluminescent dosimeter (TLD) reader. By comparing the experimental and computational values, the validity of the computational methods was confirmed.