Dosimetry using optically stimulated luminescence: applications, physical properties and dosimeter detectors characterization

Dosimetria usando Luminescência Opticamente Estimulada (OSL) é uma área em constante crescimento dentro da ciência e com excelentes perspectivas comerciais. O Óxido de Alumínio crescido na presença de uma atmosfera rica em Carbono (Al 2O3:C) tem fornecido bons resultados como detector luminescente. Esse material apresenta alta sensibilidade à radiação ionizante e boa resposta à estímulos ópticos. Estima-se que cerca de dois milhões de pessoas façam uso de dosímetros com detectores de Al 2O3:C em rotinas de dosimetria individual externa, que por apresentar varias vantagens experimentais acredita-se substituirá as outras duas técnicas dosimétricas mais adotadas: dosimetria fotográfica e termoluminescente. A certificação de uma técnica de dosimetria para uso comercial exige uma série de estudos. Neste trabalho apresentamos contribuições que complementam o entendimento e adoção da técnica de OSL em dosimetria pessoal. Nossa primeira contribuição consiste numa serie de testes de desempenho mostrando a eficácia da técnica para justificar nossa proposta de certificação de dosimetria individual externa usando OSL no Brasil. No intuito de relacionar centros paramagnéticos e o processo de luminescência, apresentamos resultados de espectros de EPR em detectores OSL. Detectamos e classificamos sinais de EPR relacionados a impurezas nas amostras, porem, sinais dos centros luminescentes não foram detectados. Finalmente, apresentamos um estudo preliminar sobre a resposta de luminescência do Al2O3:C quando exposto a diferentes comprimentos de onda de radiação UV. A inexistência de dosimetria de nêutrons por técnicas de OSL motivou o estudo de vários óxidos dopados com Térbio como possíveis candidatos a material dosimétrico. Alguns resultados preliminares do espectro de EPR desses óxidos quando irradiados em campo beta de 90Sr/90Y e da resposta de luminescência em função da luz de excitação para análise dos tipos de armadilhas criadas pela presença do Tb+3 são apresentados.Dosimetry using Optically Stimulated Luminescence (OSL) is an expanding scientific research area which also shows excellent commercial potential. Aluminum oxide grown in an atmosphere in the presence of Carbon, Al 2O3:C, presented excellent results as a luminescent detector. This material has high sensitivity when exposed to ionizing radiation and good responses to optical stimulation. Over two million people use dosimeters with Al 2O3:C detectors in personal dosimetry procedures. The experimental advantages of using OSL are believed to replace the two other usual techniques: photographic and thermoluminescent dosimetry. To validate the commercial use of a dosimetry technique it is necessary to evaluate a number of studies. In this work we present results which increase our understanding of OSL dosimetry. First we present a number of behavior tests to show the efficiency of the technique for the purpose of justifying the use of OSL in personal dosimetry in Brazil. In an attempt to correlate paramagnetic centers and the luminescence process we present EPR results in OSL detectors. We could detect and classify impurities centers in our samples; however we could not find conclusive results about paramagnetic centers generated by exposition to ionizing radiation. We present a preliminary study about the luminescence behavior from Al 2O3:C when exposed to different UV wavelengths. The nonexistence of a neutron dosimetry using OSL suggested a study of three types of oxides doped with Terbium which are strong candidates as OSL detectors due to their sensitivity to neutron expositions. We present preliminary results of EPR spectroscopy from these oxides when exposed in a beta field of 90Sr/90Y and the luminescent response when the excitation light is used to analyze traps generated by the presence of Tb+3