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Tipo do documento: Tese
Título: Estudo do sistema vítreo ZnO-P2O5-B2O3 e sua aplicação na atenuação de radiações de alta energia e fotônica
Título(s) alternativo(s): Study of the ZnO-P2O5-B2O3 glass system and its application in high-energy radiation attenuation and photonics
Autor: MELO, Glauco Hebert Almeida de 
Primeiro orientador: STEIMACHER, Alysson
Primeiro coorientador: PEDROCHI, Franciana
Primeiro membro da banca: STEIMACHER, Alysson
Segundo membro da banca: PEDROCHI, Franciana
Terceiro membro da banca: BARBOZA, Marcio José
Quarto membro da banca: LODI, Thiago Augusto
Quinto membro da banca: MEDINA NETO, Antonio
Resumo: O sistema vítreo zinco borofosfato é fabricado com matéria prima de custo relativamente baixo e baixas temperaturas de fusão quando comparados a vidros silicatos por exemplo. Neste trabalho foram produzidas amostras em diversas regiões do diagrama ternário do sistema ZnO – P2O5 – B2O3. Foi escolhida uma faixa de composição do diagrama para estudar os efeitos da substituição do P2O5 por ZnO. Foram avaliadas propriedades térmicas, estruturais e ópticas em função da concentração de zinco. Observou-se que a substituição de P2O5 por ZnO promove a despolimerização das estruturas do boro e fósforo presentes no vidro. Como consequência, observa-se variação em praticamente todas as suas propriedades. Foram calculados parâmetros de atenuação de radiação destas amostras e comparados com materiais comerciais e outros vidros à base de chumbo. Constatou-se que os vidros com maior teor de teor de zinco apresentam melhores indicadores para uso na atenuação de radiação. Por meio da difração de raios-X comprovou-se que o vidro obtido é amorfo. Escolheu-se uma dessas amostras para estudar a dopagem com Tb4O7 e com Eu2O3, bem como a codopagem Tb4O7/Eu2O3. A luminescência das amostras foi investigada, em temperatura ambiente, sob excitação em 375 nm, 394 nm e 405 nm, e variando a temperatura até 480 K, sob excitação em 375 nm. As coordenadas no diagrama de cromaticidade foram calculadas e apresentadas no diagrama CIE 1931. O tempo de vida foi calculado para a emissão em 545 nm e os parâmetros de transferência de energia foram determinados. Nos estudos de luminescência constatou-se absorções e emissões características dos íons Tb3+ e Eu3+. No diagrama de cromaticidade foi possível perceber alterações significativas na coloração das amostras ao excitar amostras codopadas em diferentes comprimentos de onda, bem como ao variar o teor de Eu2O3. Na simulação da composição com LEDs, na região do azul, observa-se a obtenção da luz branca sintonizável. A intensidade de emissão das amostras é reduzida com o aumento da temperatura para praticamente todos os comprimentos de onda. O tempo de vida radiativo apresenta uma redução com o aumento do teor de Eu2O3 e há um aumento na probabilidade de transferência de energia. Deste modo, o sistema vítreo estudado neste trabalho é uma excelente opção para uso em atenuação de radiação de alta energia bem como hospedeiro de terras-raras para aplicações em luminescência.
Abstract: The zinc borophosphate is a glass system prepared with relatively low-cost raw materials and low melting temperatures when compared to silicate glasses, for example. In this work samples were produced in different regions of the ternary diagram of the ZnO – P2O5 – B2O3 system. A composition range of the diagram was chosen to study the effects of replacing P2O5 by ZnO. Thermal, structural, and optical properties were evaluated as a function of zinc concentration. It was observed that the replacement of P2O5 by ZnO promotes the depolymerization of boron and phosphorus structures present in the glass. Consequently, changes were observed in almost all investigated properties. Attenuation parameters of these samples were calculated and compared with commercial materials and other lead-based glasses. It was found that glasses with a higher zinc content have better indicators for use in radiation attenuation. The x-ray diffractograms shows that the produced material is amorphous. One of these samples was chosen to study Tb4O7 and Eu2O3 doping as well as Tb4O7/Eu2O3 co-doping. The luminescence of the samples was investigated at room temperature under excitation at 375 nm, 394 nm and 405 nm and varying the temperature up to 480 K under excitation at 375 nm. The coordinates in the chromaticity diagram were calculated and presented in the CIE 1931 diagram. The lifetime was calculated for the emission at 545 nm and the energy transfer parameters were determined. In the luminescence studies, characteristic absorptions and emissions of Tb3+ and Eu3+ ions were observed. In the chromaticity diagram it was possible to observe significant changes in the color of the samples when exciting co-doped samples at different wavelengths as well with Eu2O3 content. In the simulation of the composition with LED in the blue region, the obtaining tunable white light war verified. The emission intensity of samples is reduced with increasing temperature for practically all wavelengths. The radiative lifetime shows a reduction with the Eu2O3 content and there is an increase in the probability of energy transfer. The set of results suggest that the glass system studied in this work is an excellent option for use in high-energy radiation attenuation as well as a rare-earth host for luminescence applications.
Palavras-chave: Zinco borofosfatos;
Atenuação de radiação;
Codopagem Tb3+/Eu3+.
Zinc borophosphate;
Radiation shield parameters;
Tb3+/Eu3+ co-doping.
Área(s) do CNPq: Engenharia Química
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENACAO DO CURSO DE LICENCIATURAS EM CIENCIAS NATURAIS IMPERATRIZ/CCSST
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: MELO, Glauco Hebert Almeida de. Estudo do sistema vítreo ZnO-P2O5-B2O3 e sua aplicação na atenuação de radiações de alta energia e fotônica. 2023. 169 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4960
Data de defesa: 25-Aug-2023
Appears in Collections:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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