Mengkaji kaedah penyinaran sinaran bagi penghasilan bahan nanofosfor dan aplikasi sebagai skrin pengimejan

Abstract

Gadolinium oksisulfat (Gd2O2S) merupakan sejenis bahan luminesen yang banyak digunakan dalam aplikasi pencahayaan dan pengimejan apabila didopkan dengan unsur lantanida. Kebanyakan Gd2O2S yang dihasilkan adalah bersaiz mikrometer, memerlukan suhu sehingga 1500 °C semasa pensinteran serta sukar dikawal sifat fizikal yang mempengaruhi dinamik luminesen bahan tersebut. Objektif kajian ini dilakukan untuk mengkaji kaedah sintesis penyinaran bagi menghasilkan bahan nanofosfor yang didop dengan unsur lantanida dengan kehadiran surfaktan serta memfabrikasi skrin nanofosfor bagi aplikasi pengimejan radioskopi. Dalam kajian ini, nanofosfor Gd2O2S, Gd2O2S:Eu dan Gd2O2S:Tb telah dihasilkan menggunakan kaedah novel penyinaran sinar-γ dan mikrogelombang disusuli rawatan haba bersama gas hidrogen pada suhu 950 ºC selama 2 jam. Skrin nanofosfor Gd2O2S:Eu dan Gd2O2S:Tb pula telah difabrikasi menggunakan kaedah enapan dengan larutan pengikat terdiri daripada campuran PVA, etelin glikol, natrium dioktil sulfosinat dan air ternyahion. Sifat fizikal dan kimia nanofosfor dicirikan oleh XRD, TEM, FESEM, UV-Vis, FTIR, DTA dan DTG serta PL. Kecerahan skrin nanofosfor diukur melalui luksmeter manakala imej radioskopi dinilai dengan nilai peleraian ruangan asas, (SRb). Nanofosfor Gd2O2S yang dihasilkan oleh penyinaran sinar-γ menunjukkan fasa heksagonal dengan struktur berongga dan tidak simeteri dengan dos optimum 100 kGy. Pengedopan unsur Eu3+ dan Tb3+ tidak mengubah fasa heksagonal nanofosfor Gd2O2S dan kesan pelindapan keamatan masing-masing pada 7% mol bahan dopan. Kehadiran surfaktan PVP menghasilkan nanofosfor Gd2O2S:Eu dan Gd2O2S:Tb berstruktur sfera dengan purata saiz zarah masing-masing adalah 683 dan 616 nm. Surfaktan CTAB (50% mol) pula mendorong kepada pembentukkan nanofosfor Gd2O2S:Eu dan Gd2O2S:Tb berstruktur rod dengan purata saiz zarah masing-masing ialah 1.5 um dan 150 nm. Pengujaan pada =320 dan 250 nm menghasilkan pancaran merah dan hijau yang sepadan dengan peralihan 5D0,1 7 Fj (j=0,1,2,4) dan 5D47 Fj (hijau, j=6,5,4,3) dengan keamatan pancaran nanofosfor Gd2O2S:Tb adalah lebih tinggi (~108 ) berbanding Gd2O2S:Eu (~107 ). Penghasilan nanofosfor Gd2O2S:Eu dan Gd2O2S:Tb menggunakan kaedah mikrogelombang menghasilkan morfologi berstruktur sfera namun tidak simetri dengan saiz hablur dan purata saiz zarah meningkat dengan peningkatan kuasa penyinaran mikrogelombang.Secara keseluruhannya, perbandingan keamatan pendarcahaya bagi kaedah mikrogelombang adalah lebih tinggi daripada sinar gama disebabkan oleh faktor saiz hablur dan morfologi licin yang meningkatkan dinamik pendarcahaya.Skrin Gd2O2S:Tb menghasilkan keamatan luminans yang lebih tinggi dan nilai SRb ialah 160 μm berdasarkan ASTM EN 2597 iaitu skrin ini mampu diaplikasikan sebagai skrin pendarcahaya dalam ujian tanpa musnah (NDT) dengan kemampuan mengenalpasti kecacatan sekecil 0.16 mm.