چکیده: مواد نانو ساختار موادی هستند که ساختار متشکله از آنها اعم از خوشه ها ، بلور ها یا مولکول ها دارای ابعادی در بازه 1-100 nm می باشند و در 20 سال اخیر در محیط های علمی و صنعتی توجه زیادی را به خود معطوف کرده است که دلیل آن وجود تغییرات قابل ملاحظه ای است در اصول و خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، وقتی که از حالت توده ای به سمت ابعاد نانو میل می کند. در این پژوهش بر روی خواص نوری نانو ذرات سولفات کلسیم و همچنین نانو صفحات کلسیم سولفات با ناخالصی های منگنز و سریم تاکید شده است. نانو ذرات با روش همرسوبی شیمیایی و نانو صفحات با روش هیدروترمال ساخته شده اند. ساختار، اندازه و شکل نانو بلور ها بوسیله دستگاه پراکندگی اشعه x ، طیف نگار پراکندگی انرژی و میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین شده است. طیف ترمولومینسانس و فوتولومینسانس نانوبلور ها مورد بررسی قرار گرفته است. حساسیت ترمولومینسانس این نانو بلورها نسبت به پرتوهای گاما با میکروبلورها و چیپ های gr-200 مقایسه شده و برای مشخص کردن تعداد پیک ها در منحنی تابش ترمولومینسانس از روش تجربی دمای توقف بهره گرفته شده است. سپس پارامترهای سینتیک مربوط به هر پیک بوسیله برنامه کامپیوتری بدست آمده است. پایداری پیک ها در یک مدت یک ماهه مورد بررسی قرار گرفته و در آخر برای بررسی میزان حساسیت این نانو بلور ها به پرتو گاما ، حساسیت آنها با چیپ های فشرده lif:mg,cu,p مقایسه شده اند. به طور خلاصه روش ساخت آسان، حساسیت بسیار خوب، محو شدگی بسیار کم و پایداری زیاد برای نانوبلورهای ساخته شده آنها را برای کاربرد های دزیمتری مناسب می سازد.

در دهه های اخیر مطالعات زیادی بر روی نانوذرات پتاسیم منیزیم فلوراید (kmgf3) و باریم فلوراید (baf2) به صورت خالص و آلاییده شده با انواع ناخالصی ها نظیر فلزات واسطه و عناصر خاکی کمیاب صورت گرفته است. از ویژگی های بارز و مشترک هر دو ماده می توان به داشتن یک گاف نواری وسیع و ساختار مکعبی ساده آن ها اشاره کرد که باعث می شود ناخالصی به راحتی در شبکه آن ها وارد شود. داشتن گاف نواری وسیع خود عاملی است تا این ذرات خواص نوری فوق العاده ای داشته باشند و در ساخت انواع آشکارسازها، مبدل های طول موجی، بلور های نوری و ... به کار روند. ابتدا نانوذرات به کمک روش های میکروامولسیون معکوس، سونوشیمی و حلالی– حرارتی تهیه و سپس آنالیزهای پراش پرتوی x و میکروسکوپ الکترونی روبشی به ترتیب برای تعیین ساختار و اندازه ذرات بر روی آن ها انجام گرفت. سپس ناخالصی سریم از گروه لانتانیدها در شبکه بلوری این مواد وارد و رفتار ترمولومینسانس و فوتولومینسانس آن ها مورد بررسی قرار گرفت. طبق مشاهدات ما علی رغم تابکاری در دماهای مختلف، پیک ترمولومینسانس وجود داشت که می توان آن را به پدیده تونل زنی به کمک گرما نسبت داد. موقعیت قله های فوتولومینسانس نیز در این نانوذرات مشخص شد.

beo به عنوان یک کانی با پاسخ tl و osl خوب در مقیاس بزرگ برای بررسی در مقیاس نانو انتخاب شد. پس از ساخت نانوذرات این ماده با ابعاد 10 تا 20 نانومتر توسط روش سل ژل نانوپودر حاصل تحت پرتو گاما با دزهای زیر یک گری و یک تا 1000 گری قرار گرفت و توسط دستگاه tld reader تحریک و خوانده شد. در کل با توجه به عدم امکان تکرارپذیری و عدم دریافت پیک مناسب در اکثر نمونه‎ها این ماده برای کار در زمینه‎ی دزیمتری مناسب تشخیص داده نشد. nacl (نمک طعام) نیز که در حالت توده‎ای پاسخ‎های خوب tl از آن مشاهده شده بود در مقیاس نانو به روش همرسوبی شیمیایی با حلال‎های آلی تولید شده ذراتی با ابعاد بین 200 تا 500 نانومتر به دست آمد. این ذرات به دلیل تفاوت پاسخ‎های tl نسبت به حالت توده‎ای به عنوان نانوذرات نمک قابل قبول هستند. چنان که بررسی شده در بازه‎ی 5 تا 1000 گری این ماده در مقیاس نانو پاسخ‎هایی قابل قبول‎تر و با حساسیت بیشتر نسبت به حالت توده‎ای نشان داد. با افزودن ناخالصی mn به نانوپودر nacl به میزان 1% حساسیت این بلور به طور محسوس افزایش یافت. وارد کردن سورفکتانت ctab به ماده چه در حالت خالص چه در حالت آلاییده حساسیت پاسخ‎ها را بهبود می بخشد. نانوذرات nacl در بررسی پاسخ ترمولومینسانسی دارای محوشدگی هستند و پس از 90 روز پیک‎های دما پایین به طور کامل نشست کرده پیک تقریباً منفردی در دمای حدود °230 باقی می‎ماند. هر دو ماده فوق الذکر تحت آنالیز کامپیوتری قرار گرفته پیک‎های حاصل از آنها و پارامترهای لومینسانس حاصل شده‎اند. همچنین آنالیزهای pl، xrd و sem روی آنها انجام و به تفکیک در تحقیق حاضر بحث شده است.

لیتیوم تترابوات بعنوان ماده ای که دارای عدد اتمی موثر نزدیک بافت بدن است اخیراً مورد توجه زیادی در دزیمتری تابش بخصوص دزیمتری پزشکی قرار گرفته است. دراین پژوهش نانوبلورنیمه رسانای لیتیوم تترابورات آلاییده شده با سه عنصر منیزیم، منگنز و مس و ترکیبی از مس- منگنز، مس- منیزیم به روش احتراقی سنتزشده وخاصیت ترمولومینسانس آن مطالعه شده است. ساختار، شکل و اندازه ی نانوذرات به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی( sem) والگوی پراش پرتوایکس (xrd) مورد بررسی قرارگرفته است. طیف فوتولومینسانس و جذب uv نانو بلورها به منظور برآورد باند گپ مورد بررسی قرار گرفته است. نانوپودر حاصل تحت پرتو گاما با دزهای یک تا 105×1 گری قرار گرفت و توسط دستگاه tld reader تحریک و خوانده شد علاوه براین منحنی تابش ترمولومینسانس آن که با پرتوهای گاما ازمنبع cs137 پرتودهی شده اند با برنامه محاسباتی برازش شده و پارامترهای گیراندازی آن به طورعددی محاسبه شده اند. حساسیت خوب نانوبلور های ساخته شده نسبت به پرتو گاما و پاسخ خطی آن در یک بازه گسترده در دزهای بالا نمونه های فوق را برای اهداف دزیمتری مناسب می سازد. همچنین در این پژوهش تأثیر غلظتهای مختلف ناخالصی روی خاصیت ترمولومینسانس این مواد بررسی شده ومقدار بهینه به دست آمد. در پایان خاصیت ترمولومینسانس نانوذرات با حساسیت gr-200 مقایسه شد.

دراین تحقیق ذرات کلرید سدیم آلاییده شده با سه عنصرمنگنز، مس و سریم به دو روش هم رسوبی و سونوشیمی ساخته شده و خاصیت ترمولومینسانس و فوتولومینسانس آن ها مورد مطالعه قرار گرفته است.ساختار، شکل و اندازه ی نانوذرات به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی( sem) والگوی پراش پرتوایکس (xrd) مورد بررسی قرارگرفته است. همان طور که تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد اندازه ذرات ساخته شده به روش سونوشیمی کوچکتر از ذرات ساخته شده به روش هم رسوبی می باشد.طیف فوتولومینسانس ذرات ساخته شده نیز به دست آمده که تشکیل ساختار آلاییده نمک را تایید می کنند. نانوذرات حاصل تحت پرتو گاما با دزهای 50 تا410×1 گری قرار گرفت و توسط دستگاه tld reader تحریک و قرائت شد. علاوه بر این منحنی تابش ترمولومینسانس این ذرات که با پرتوهای گاما ازمنبع 60co پرتودهی شده اند با برنامه محاسباتی برازش شده و پارامترهای گیراندازی آن به طور عددی محاسبه شده اند. با افزودن ناخالصی mn به نانوپودر nacl به روش سونوشیمی به میزان دوبرابر حساسیت این نانوذره را نسبت به ذرات ساخته شده به روش هم رسوبی به طور محسوس افزایش می یابد که این مقدار در نانوذرات nacl:cu به بیش از سه برابر می رسد.همچنین در این پژوهش تأثیر غلظت های مختلف ناخالصی روی خاصیت ترمولومینسانس این مواد بررسی شده و مقدار بهینه به دست آمد. حساسیت خوب نانوذرات ساخته شده نسبت به پرتو گاما و پاسخ خطی آن در یک بازه گسترده در دزهای بالا نمونه های فوق را برای اهداف دزیمتری مناسب می سازد.