Otimização do crescimento de cristais cintiladores inorgânicos em matriz CsI dopada com lítio para uso como detectores de radiação

Abstract

São denominados cintiladores os materiais sólidos, líquidos ou gasosos capazes de converter radiação de alta energia em radiação no espectro ultravioleta ou visível de forma eficiente, ao absorver de maneira parcial ou total a radiação incidente. No que se refere a área de investigação de cristais cintiladores, os inorgânicos ocupam considerável espaço no grupo dos cintiladores utilizados nas áreas de trabalho com radiação, aplicados como detectores. Este trabalho teve por objetivo desenvolver cristais cintiladores inorgânicos em matriz de CsI, utilizando o íon lítio (Li+) como elemento dopante em concentrações de 10-1 M, 10-2 M, 10-3 M e 10-4 M por meio da técnica de Bridgman. Estudou-se o comportamento dos cristais excitando-os com diferentes níveis de energia de radiação alfa, gama e também com radiação de nêutrons e comparou-se os resultados a matriz pura de CsI. Os cristais foram excitados com radiação gama no intervalo de energia de 59 keV à 1333 keV, radiação alfa com energia de 5,54 MeV e com radiação de nêutrons com energia de 1 MeV a 12 MeV. Os cristais CsI:Li também foram submetidos a caracterizações físicas e químicas tais como: transmitância óptica, emissão de luminescência, distribuição do dopante Li ao longo do eixo de crescimento e confirmação da estrutura cristalina. Os cristais dopados com lítio apresentaram melhor resposta a radiação alfa quando comparados com o cristal CsI puro e a sensibilidade aumenta conforme o também aumento da concentração do dopante Li, cristais CsI:Li com as concentrações de 10-2 M e 10-3 M apresentaram a melhor altura de pulso para radiação gama. Os cristais CsI:Li apresentaram sensibilidade a detecção de nêutrons, com volume de contagens expressivamente superior ao cristal de CsI puro. Os cristais de CsI:Li 10-3 M e 10-2 M apresentaram melhor detecção à radiação de nêutrons no intervalo de concentração do dopante Li estudado. A adição do Li à matriz CsI resultou em cristais com resultados promissores para uso como detectores, quando excitados com radiação alfa,radiaçao gama e radiação de nêutrons.