Desenvolvimento e caracterização do cristal Csl:TI para uso como detector de radiação

Abstract

Materiais cintiladores têm como característica a emissão de fótons de luz visível ou ultravioleta quando expostos a radiação ionizante, absorvendo parcialmente ou totalmente a radiação. Este trabalho teve como objetivo desenvolver cristais cintiladores inorgânicos em matriz de iodeto de césio utilizando íons de tálio (Tl+) como elemento dopante com concentração de 10-3 M. Foi crescido um cristal CsI puro para fins de comparação. Os cristais foram obtidos por meio da técnica de Bridgman. Foi utilizada a técnica do refino zonal a fim de reduzir as impurezas encontradas no sal de iodeto de césio, obtendo um material o mais puro possível. Obteve-se resultados satisfatórios com a purificação do material e com a produção dos cristais cintiladores. Para detectar tais impurezas e observar a diminuição das mesmas, utilizou-se a técnica de espectrometria de emissão óptica por plasma (ICP-OES), em dez partes do lingote, após o refino zonal. Os cristais CsI:Tl foram submetidos à caracterização físico-quimica, tal como: difratometria de raios X para confirmação da rede cristalina, transmitância dos cristais puro e dopados com tálio, emissão de luminescência com pico de emissão máxima em 520 nm devido a presença do tálio, distribuição da concentração de Tl ao longo do cristal e microscopia óptica para comparar a superfície do cristal sem polimento e com polimento. Para avaliar a resposta dos cristais cintiladores quanto às suas características detectoras, foram realizados experimentos utilizando fontes radioativas seladas, a saber: 133Ba (80 keV, 355 keV ), 60Co (1173 keV, 1333 keV), 22Na (511 keV, 1275 keV), 137Cs (662 keV) à temperatura ambiente. Foram utilizados como fotosensores uma fotomultiplicadora (ET Enterprise, Modelo 9924SB, Inglaterra) e fotodiodo tipo PIN. Os cristais CsI:Tl apresentaram resposta à radiação com espectros de emissão característicos para cada tipo de fonte.