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Título: Sistemas híbridos luminescentes, tipo absorvedor-emissor de energia, para aplicação em sensores de radiação.
Autor(es): Silva, Mariana de Melo
Orientador(es): Bianchi, Rodrigo Fernando
Palavras-chave: Dosímetros
Radiação
Semicondutores orgânicos
Data do documento: 2015
Referência: SILVA, Mariana de Melo. Sistemas híbridos luminescentes, tipo absorvedor-emissor de energia, para aplicação em sensores de radiação. 2015. 122f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2015.
Resumo: Vários processos médicos e industriais utilizam radiação como tratamentos de materiais e pacientes. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de sistemas luminescentes versáteis, tipo absorvedor-emissor de energia, para aplicação como sensores de radiação em uma ampla faixa espectral: raios-X (Tubo de Cobre – 40 Kv, 40 mA), radiação Gama (1,33 Mev), luz azul (= 450 nm) e UV ( 300 nm). As principais características desses sistemas são: (1) a fotodegradação do poli(2-metóxi,5-etil(2-hexilóxi)p-fenilenovinileno) (MEH-PPV), atrelado a alteração de cor e da sobreposição dos espectros de absorção desse polímero com a emissão induzida pela radiação de Tungstato de Cádmio (CdWO4), e (2) a emissão de pontos quânticos – Quantum Dots (QDs) de Seleneto de Cádmio Zinco (CdZnSe) e Seleneto de Cádmio Enxofre (CdZnS) com tamanhos diferentes. Filmes, em matriz de poliestireno (PS), e soluções desses materiais foram preparados e, em seguida, as propriedades óticas dos sistemas foram investigadas por meio das técnicas de espectrofotometria de absorção no UV-Vis (ABS), fotoluminescência (PL) e diagrama de cromaticidade. Como resultado, observa-se a dependência direta da resposta dose-cor a composição química dos sistemas. Como principal resultado, observa-se que é possível adequar a combinações de materiais luminescentes para aplicação a determinada faixa de energia de radiação. Para filmes expostos a luz UV, por exemplo, observa-se resposta mais rápida com o aumento da massa de CdWO4. Já os QDs, apresentam eficiência quântica de até 80% expostos a UV, e variação da fotoemissão de 430 a 670 nm. Para filmes expostos de PS/MEH-PPV a luz azul, observa-se queda de 90% na intensidade de emissão com doses terapêuticas. Por outro lado, a resposta desse filme com CdWO4 a radiação ionizante, raios-X e gama, observa-se variação na resposta ótica com a massa de CdWO4. A partir desses resultados pode-se concluir que é possível ajustar o tempo de mudança da predominância da emissão dos materiais, e assim da cor de emissão do sistema, por meio da simples alteração da relação entre a massa dos materiais. O resultado se torna importante para o desenvolvimento de novos sensores de radiação, cuja resposta seja indicativa não apenas de dose de radiação, mas também típica de um dispositivo tipo indicador “Sim” ou “Não”, quando necessário. Neste caso, “Sim” indicaria que a dose de radiação requerida foi atingida, e “Não” que a dose de radiação foi inferior a necessária. ____________________________________________________________________________________
ABSTRACT: Several medical and industrial processes employ radiation materials and patient treatments. In this context, the main goal of this work is to develop versatile luminescent systems, energy absorber-emitter type, for use as radiation sensors in a wide spectral range: X-ray (Copper Tube - 40 kV, 40 mA), radiation gamma (1.33 MeV), light blue (450 nm) and UV (300 nm). The main features of these systems are: (1) the photodegradation of poly (2-methoxy,5-ethyl(2-hexyloxy)p-phenylenevinylene) (MEH-PPV), associated to color change and the overlap of the absorption spectra of the polymer with the emission induced by radiation of Cadmium tungstate (CdWO4) and (2) the emission of selenide Cadmium Zinc (CdZnSe) and selenide of cadmium sulfur (CdZnS) Quantum Dots (QD) with different sizes. Films, in polystyrene (PS) matrix, and solutions of these materials were prepared and then the optical properties of the systems were investigated by measurements of absorption spectrophotometry in the UV-Vis (ABS), photoluminescence (PL) and chromaticity diagram. As a result, there is a direct dependency on the dose-color response with the chemical composition of the system. As the main result, we observe that it is possible to adjust the combinations of luminescent materials for application to a particular radiation energy range. For films exposed to UV light, for example, it is observed faster response with increased mass CdWO4. Since the QDs, exhibit quantum efficiency up to 80% exposed to UV and photoemission variation of 430 to 670 nm. For PS/MEH-PPV film exposed to blue light, there was decrease of 90% in emission intensity at therapeutic doses. On the other hand, the response of the CdWO4 film with ionizing radiation, X-ray and gamma, it is observed variation in optical response with the mass of CdWO4. From these results it can be concluded that it is possible to adjust the time of change on prevalence of the emission of materials, and thus the emission color of the system, by simply changing the ratio of the mass of material. The result becomes important for the development of new radiation sensors whose response is indicative not only of radiation dose, but also typical for a device type indicator "Yes" or "No" when necessary. In this case, "Yes" would indicate that the required radiation dose was reached, and "No" that the radiation dose was less than required.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/6340
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 25/02/2016, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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