Gadolinyum katkılanmış ZnO nanokristallerin termolüminesans özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, sol-jel yöntemi kullanılarak ZnO nanokristalleri büyütüldü. Büyütme işleminin gerçekleşip gerçekleşmediğini anlamak için ZnO nanokristallerin XRD ve SEM analizi yapıldı. ZnO nanokristallerin 90Sr ß-ışını kaynağı ile ışınlandıktan sonra termolüminesans (TL) ışıma eğrisi verdiği ve ışıma eğrilerinin şiddetinin radyasyon dozuna bağlı değiştiği gözlemlendi.Gd katkılı ZnO nanokristalleri, nitrik asit yöntemiyle %1, %3 ve %5 oranında Gd2O3 katkılandıktan sonra 300 oC'de kalsinasyon ve 600, 800 ve 900 oC' de sinterleme işlemi uygulanarak elde edildi. XRD ölçümlerinden bazı ZnO nanokristallerinde Gd katkılama işleminin gerçekleştiği, tek fazın oluştuğu gözlendi. Katkılanan örneklerin nano boyutta olması ve tek faz oluşmasına rağmen düşük doz aralığında (0.143-1.43Gy) mikrodozimetride kullanmak için doğal fon seviyesinin üzerinde TL ışıma eğrisini vermediği bulundu. Gd katkılanmış ZnO nanokristaller ince tanecik yöntemiyle hazırlandı. Bu örnekler 90Sr/90Y-ß radyasyon kaynağı ile farklı dozlarda ışınlanarak TL ışıma eğrileri kaydedildi. Sıcaklığın ve katkı oranının TL pik şiddetinin değişimi üzerine etkisi incelendi. Sonuç olarak pellet yapılmamış örneklerin TL ışıma pik şiddetinin pellet yapılan örneklere göre daha yüksek olduğu bulundu. TL ışıma eğrilerinden tuzak merkezlerinin aktivasyon enerjisi (E) ve frekans faktörü(s) ilk artış, pik şekli ve maksimum TL şiddetindeki sıcaklığa dayanan yöntem kullanılarak hesaplandı.

In this study, ZnO nanocrystals were grown by using Sol-gel method. Analysis of x-ray difraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) of ZnO nanocrystals were performed to understand whether ZnO nanocrystals were synthesized. We observed that ZnO nanocrystals produced thermoluminescence (TL) glow curve after irradiated with 90Sr/90Y-ß radiation source and intensity of TL peak changed with doses of radiation.Gd doped ZnO nanocrystals were obtained with process of calcination at temperature of 300 oC and process of sintering at temperatures of 600, 800 and 900 oC after doped with %1, %3 and %5 Gd2O3 using nitric acid method. We observed that ZnO nanocrystals were doped with Gd and obtained single phase in some samples from XRD measurements. Despite having a single phase and nano-sized of doped samples, TL glow curve has not been observed over the level of natural background in low dose range of 0.143-1.43Gy, which is required to be used in microdosimetric applications. Gd doped ZnO nanocrystals were prepared fine grain deposition method. After this samples were irradiated with different doses from 90Sr/90Y-ß radiation source, TL glow curves were recorded. The effects of temperature and percentage contribution over intensity of TL glow curves were studied. As a result, We found that TL peak intensity in non pelleted samples is higher than that of in pelleted samples. In the samples whose TL glow curves obtained, activation energy, frequency factor were calculated using initial rise method, peak shape method and maximum temperature method.