Análisis cinético del pico principal de la curva de brillo termoluminiscente de α-Al2O3

En este trabajo se reportan los parámetros cinéticos del pico principal de la Curva de brillo termoluminiscente (TL) de dos muestras de alúmina pura (ALO3 y ALO5) irradiadas a diferentes dosis, con el objetivo de analizar el comportamiento del material en la medida que se incrementa la dosis. La lectura TL de ambas muestras se realizó por medio de un TLD 4500 fabricado por Bicron®. Los espectros fueron tomados a temperatura ambiente en el laboratorio de Caracterización de Materiales del Departamento de Física de la Universidad de Córdoba. Las pastillas fueron irradiadas a diferentes dosis usando un acelerador lineal (LINAC) de 6 MeV, en aire a temperatura ambiente ubicado en el Instituto Médico de Alta Tecnología (IMAT) de la ciudad de Montería. Para llevar a cabo un análisis cinético detallado en las dos muestras, se utilizaron los métodos de ascenso inicial (Initial Rise, IR), forma del pico (Peak shape, PS), pico de brillo completo (Whole glow peak, WGP) y ajuste de curvas (Curve fitting, CF). Los resultados muestran que las matrices de alúmina contienen más de un tipo de trampas debido a los varios puntos de máxima intensidad de emisión luminosa en la curva TL o picos de brillo. Las curvas de brillo de ambas muestras puras (ALO3 y ALO5) exhibieron un total de tres picos de brillo experimentales, la menor intensidad de la señal es exhibida por ALO3. El comportamiento de la energía de activación E, el factor de frecuencia S y el parámetro de orden b, en general es independiente de la dosis para ambas muestras.Agradecimientos IVResumen VIntroducción 11. Marco conceptual 31.1. Luminiscencia, fluorescencia y fosforescencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2. Termoluminiscencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72. Modelos de termoluminiscencia 82.1. El modelo de una trampa y un centro de recombinación . . . . . . . . . . . . . 82.2. Teoría cinética de primer orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.3. Teoría cinética de segundo orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.4. Teoría cinética de orden general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193. Métodos de análisis 223.1. Método de ascenso inicial (IR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2. Método de análisis basado en la forma del pico de brillo (PS) . . . . . . . . . . 233.3. Método del pico de brillo completo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.4. Técnica de ajuste de curvas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264. Funciones de deconvolución para curvas de brillo termoluminiscentes 274.1. Ajuste de curvas de brillo TL de primer orden usando la función de distribución de Weibull . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.2. Ajuste de curvas de brillo TL de segundo orden usando la función de distribución logística . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.3. Ajuste de curvas de brillo TL de orden general . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315. Marco experimental 345.1. El acelerador lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345.2. Lector TLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.3. Preparación de las muestras e irradiación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366. Resultados y análisis 386.1. Curva de brillo de Al2O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386.2. Respuesta con la dosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426.3. Método de ascenso inicial (IR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446.4. Método de análisis basado en la forma del pico (PS) . . . . . . . . . . . . . . . 476.5. Método del pico de brillo completo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496.6. Técnica de ajuste de curvas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536.7. Deconvolución del pico principal de brillo de las muestras de alúmina pura usando la función asimétrica logística (AL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597. Conclusiones 66A. Anexo: Deducción de las ecuaciones cinéticas de primer, segundo y orden general 68A.1. Cinética de primer orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68A.2. Cinética de segundo orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69A.3. Cinética de orden general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71B. Anexo: Deducción de las funciones de deconvoluci´on de curvas TL para cinéticas de primer, segundo y orden general 73B.1. Ecuaciones cinéticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73B.2. Función de un pico de brillo para cinética de primer orden . . . . . . . . . . . 75B.3. Función de un pico de brillo para cinética de segundo orden . . . . . . . . . . 76B.4. Función de un pico de brillo para cinética de orden general . . . . . . . . . . . 78C. Anexo: Visión general de la respuesta a la dosis no lineal de los materiales TL 80Bibliografía 83PregradoFísico(a)Trabajos de Investigación y/o Extensió