Los químicos de la RUDN han descubierto el mecanismo de inestabilidad de la radiación del tetraborato de litio

Los químicos de la RUDN han descubierto el mecanismo de inestabilidad de la radiación del tetraborato de litio

Los químicos de la RUDN estudiaron el mecanismo de inestabilidad de la radiación de los termo luminóforos a base de tetraborato de litio, que se utilizan para la fabricación de dosímetros de radiación. Descubrieron que las propiedades de los materiales se están deteriorando debido a la ruptura de los enlaces químicos en la red de boro-oxígeno y la formación de grupos de manganeso, que es parte de las sustancias.

El tetraborato de litio fue el primer material del que comenzaron a fabricarse los dosímetros de radiación termoluminiscente, que eran muy sensibles a los rayos X, gamma y radiación beta. Cuando la radiación ionizante entra en un dosímetro termoluminiscente, «almacena» la energía absorbida debido a la transferencia de electrones a niveles de energía más altos. Cuando se calienta por encima de cierta temperatura, los electrones emiten energía previamente absorbida, y el dosímetro comienza a brillar. La intensidad de la luz es proporcional a la dosis de radiación absorbida. Para que el tetraborato de litio pueda hacer esto, se introducen impurezas de manganeso, plata u otros metales, que actúan como trampas para aquellos electrones que fueron excitados por la radiación ionizante. Pero debido a estas impurezas, la resistencia a la radiación de la sustancia disminuye. El porqué de este proceso antes no se conicía.

El químico de la RUDN Alexander Zubov y sus colegas compararon muestras de cerámica basadas en tetraborato de litio con impurezas de manganeso, cobre, zinc, estaño y berilio. Resultó que la estabilidad a la radiación de la sustancia se está deteriorando debido a la ruptura de los enlaces químicos en la red de boro-oxígeno. Si en una sustancia pura la red de boro-oxígeno es capaz de autocurarse durante el calentamiento, entonces la introducción de manganeso interfiere con este proceso.

Cuanto más uniformemente se distribuye el manganeso en la estructura del tetraborato de litio, menos impacto negativo tiene sobre la estabilidad a la radiación del material. El cobre y el estaño evitan la agrupación de manganeso, formando complejos asociados con él, evitando así que «migre» y «se pegue» en celosía de cristal durante la recarga del dosímetro. En este caso, la cerámica con estaño, a diferencia del cobre, también tiene propiedades termoluminiscentes que permiten su uso efectivo en dosimetría.

Es necesario comprender los procesos fisicoquímicos que ocurren durante la irradiación de un material para crear nuevos materiales resistentes a la radiación. Los químicos de la RUDN pudieron no solo explicar el mecanismo de destrucción por radiación del tetraborato de litio, sino también aplicar nuevos conocimientos para crear un material con una composición más óptima, que luego puede usarse en dosímetros avanzados de radiación de bolsillo. Además, los autores afirman que su enfoque experimental, que consiste en buscar manganeso agrupado en la estructura del tetraborato de litio, puede usarse como una nueva forma efectiva de certificar la resistencia a la radiación de los dosímetros termoluminiscentes.

El trabajo fue publicado en la revista Radiation Measurements.

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