Isothermal Decay Analysis of Thermoluminescence Peaks of Nano-α-Alumina

А. Ахадов; С. Маммадов; М. Гурбанов; А. Абішов; А. Ахадова

doi:10.15330/pcss.25.4.689-693

Автор(и)

А. Ахадов Інститут радіаційних проблем Міністерства освіти і науки Азербайджанської Республіки, Баку, Азербайджан
С. Маммадов Інститут радіаційних проблем Міністерства освіти і науки Азербайджанської Республіки, Баку, Азербайджан
М. Гурбанов Інститут радіаційних проблем Міністерства освіти і науки Азербайджанської Республіки, Баку, Азербайджан
А. Абішов Інститут радіаційних проблем Міністерства освіти і науки Азербайджанської Республіки, Баку, Азербайджан
А. Ахадова Інститут радіаційних проблем Міністерства освіти і науки Азербайджанської Республіки, Баку, Азербайджан

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.689-693

Ключові слова:

енергія активації, нано α-алюміній, термолюмінесценція, метод ізотермічного розпаду, GlowFit

Анотація

У роботі досліджено характеристики термолюмінесценції (TL) нано α-Al₂O₃ (40 нм) при температурах від 110 до 160°C з метою пояснення кінетичних механізмів, які контролюють поведінку його TL. Для встановлення порядок кінетики та енергії активації піків TL проведено аналіз ізотермічних кривих розпаду. Графік залежності натурального логарифма I від часу показав відхилення від лінійності, починаючи від температури 140°C, що свідчить про те, що піки TL у цьому діапазоні температур не відповідають кінетиці першого порядку. Подальші дослідження підтвердили, що дані TL узгоджуються з кінетикою другого порядку, причому параметр кінетичного порядку b = 2,0 дає найточнішу лінійну відповідність. Після подальшого аналізу зв’язку між натуральним логарифмом нахилу та величиною, зворотною температурі (1/kT), було виявлено, що відповідь TL має складну структуру, яка складається з трьох окремих лінійних ділянок. Зазначені частини відповідають енергіям активації 0,6±0,12 еВ, 1,07±0,25 еВ і 1,61±0,47 еВ, відповідно. Це свідчить про те, що існують три чіткі центри, які сприяють дозиметричному піку. Результати підкреслюють складні характеристики реакції термолюмінесценції (TL) у нано α-Al₂O₃, наголошуючи на необхідності брати до уваги різні кінетичні елементи під час аналізу його TL характеристик.

Посилання

E. G. Yukihara, A. J. J. Bos, P. Bilski, and S. W. S. McKeever, The quest for new thermoluminescence and optically stimulated luminescence materials: Needs, strategies and pitfalls, Radiat. Meas., 158, 106846 (2022); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2022.106846.

Y. Espitia, R. Cogollo, A. Osorio, and O. D. Gutiérrez, Kinetic analysis of the main thermoluminescence glow peak in α-Al2O3, Radiat. Meas., 153, 106749 (2022); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2022.106749.

A. Duragkar et al., Versatility of thermoluminescence materials and radiation dosimetry – A review,” Luminescence, 34(7), 656 (2019); https://doi.org/10.1002/bio.3644.

S. Mammadov, M. Gurbanov, L. Ahmadzade, and A. Abishov, Thermoluminescence characteristics of gamma-irradiated nano-alumina, Radiat. Phys. Chem., 219, 111650 (2024); https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2024.111650.

S. Mammadov, M. Gurbanov, L. Ahmadzade, and A. Abishov, Thermoluminescence properties of nano-alumina with two different particle sizes, Phys. Chem. Solid State, 24(3), 584 (2023); https://doi.org/10.15330/pcss.24.3.584-588.

N. M. Trindade, M. G. Magalhães, M. Cavalcanti, and S. Paulo, “hermoluminescence of UV-irradiated α -Al 2 O 3 : C , Mg Department of Physics , Federal Institute of Education , Science and Technology of São, 2020.

I. V. Baklanova et al., Synthesis, spectroscopic and luminescence properties of Ga–doped γ–Al2O3, Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc., 227, 117658 (2020); https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117658.

S.V Zvonarev, E.I. Frolov, K.Y. Chesnokov, N.O. Smirnov, V.A. Pankov, and V.Y. Churkin, Luminescent properties of alumina ceramics doped with manganese and magnesium, Opt. Mater. (Amst)., 91, 349 (2019); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.03.019.

A.A. Mohammed, Z.T. Khodair, and A.A. Khadom, Preparation and investigation of the structural properties of α-Al2O3 nanoparticles using the sol-gel method, Chem. Data Collect., 29, 100531 (2020); https://doi.org/10.1016/j.cdc.2020.100531.

T. Paul and A. Mahamudul Hashan, Kinetic parameters of thermoluminescence based on isothermal decay curves, Int. J. Eng. Appl. Sci. Technol., 6(1), (2021); https://doi.org/10.33564/IJEAST.2021.v06i01.002.

V. Pagonis, G. Kitis, and C. Furetta, Numerical and practical exercises in thermoluminescence. 2006. https://doi.org/:10.1007/0-387-30090-2.

S. Mammadov, M. Gurbanov, and A. Ahadov, Exploring the thermoluminescent characteristic of nano-Al2O3, Eur. J. Chem., 15(2), 149 (2024); https://doi.org/10.5155/eurjchem.15.2.149.

M. Puchalska and P. Bilski, GlowFit-a new tool for thermoluminescence glow-curve deconvolution, Radiat. Meas., 41(6), 659 (2006); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2006.03.008.

M. Zahedifar, L. Eshraghi, and E. Sadeghi, Thermoluminescence kinetics analysis of α-Al 2O 3:C at different dose levels and populations of trapping states and a model for its dose response, Radiat. Meas., 47 (10), 957 (2012); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2012.07.018.

V. Correcher, J. Garcia-Guinea, and F. J. Valle-Fuentes, Recent results on the thermoluminescence properties of diaspore, Geophys. Res. Lett., 30 (18), 5 (2003); https://doi.org/10.1029/2003GL018028.

V. Correcher, J. Garcia-Guinea, R. Gonzalez-Martin, E. Crespo-Feo, and D. Jimenez-Cordero, Study of aluminium oxide from high-alumina refractory ceramics by thermoluminescence, Bull. Mater. Sci., 31 (6), 891 (2008); https://doi.org/10.1007/s12034-008-0142-x.

V. S. Kortov, A. Orozbek Uulu, and I. A. Vainshtein, Characteristic features of thermoluminescence kinetics in dosimetric aluminum oxide crystals, J. Appl. Spectrosc., 73(2), 206 (2006); https://doi.org/10.1007/s10812-006-0059-3.

N. Saharin, N. E. Ahmad, H. A. Tajuddin, and A. R. Tamuri, Thermoluminescence properties of aluminium oxide doped strontium, lithium and germanium prepared by combustion synthesis method, EPJ Web Conf., 156, (2017); https://doi.org/10.1051/epjconf/201715600001.

N. Saharin, H. Wagiran, and A. R. Tamuri, Thermoluminescence Characteristics of Aluminium Oxide Doped Carbon Exposed to Cobalt-60 Gamma Radiation, Adv. Mater. Res., 1107, 553 (2015); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1107.553.

M. A. Jowhari, S. A. Farha Al-Said, A. Abuhoza, and H. Donya, Dosimetric studies of pure and Ag-doped alumina as nanodosimeter for high gamma radiation doses, Mater. Today Proc., 65, 2615 (2022); https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2022.04.879.

V. S. Kortov, S. V. Zvonarev, and V. A. Pustovarov, Photoluminescence dose dependences of F and F+-centers in TLD-500 detectors, Radiat. Meas., 106, 52 (2017); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2017.01.003.

V. Pagonis, R. Chen, and J. L. Lawless, A quantitative kinetic model for Al2O3:C: TL response to ionizing radiation, Radiat. Meas., 42(2), 198 (2007); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2006.07.006.