A study and characterization of the optically stimulated luminescence response of commercial SiO₂ optical fiber to gamma radiation

 

G. Espinosa

 

Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 20–364, México, D.F., 01000, México, e–mail: espinosa@fisica.unam.mx

 

Recibido el 10 de marzo de 2010
Aceptado el 31 de agosto de 2010

 

Abstract

Everyday, is coming more common the use of optically stimulated luminescence (OSL) as radiation measurement methodology. Although the OSL response characteristics of several chemical compounds such as aluminum oxide, beryllium oxide, potassium chloride and fused quartz have already been studied, research into new OSL materials is of continuing scientific and commercial interest. The thermoluminescence (TL) response characteristics of commercially, Nokia^® SiO₂ optical fiber have previously been studied. The aim of this work is to characterize the OSL response of the SiO₂ optical fiber to gamma radiation.

The material preparation, pre–annealing, aliquot preparation, and OSL reading procedures are presented together with preliminary results of the investigation into the OSL response characteristics of the SiO₂ optical fiber. The total luminescence was found to be a linear function of gamma radiation dose within the range investigated (15.6 to 93.8 mGy). The experimental method yielded high reproducibility and very low residual effect. The OSL fading curve suggests that the optical fiber can be used for OSL measurements for approximately 150 hours (around 6 days) after exposure to gamma radiation. Taking into account the limits imposed by this fading, optical fiber can be successfully used as an OSL material to measure radiation doses such as those resulting from radiological accidents.

Keywords: OSL; SiO₂; optical fiber; gamma exposure.

 

Resumen

Cada vez es más común el uso de luminiscencia ópticamente estimulada (LEO) como método de medición de la radiación. A pesar de que ya se han estudiado las características de la respuesta LEO de varios compuestos químicos tales como oxido de aluminio, óxido de berilio, cloruro de potasio, y cuarzo; la investigación de nuevos materiales LEO es de interés científico y comercial. Las características de la respuesta termoluminiscente (TL) de la fibra óptica comercial de SiO₂ (Nokia^®) ha sido estudiada anteriormente. El objetivo de este trabajo es caracterizar la respuesta LEO de la fibra óptica de SiO₂ a la radiación gamma.

La preparación del material, tratamientos térmicos, preparación de alícuotas y procedimientos de lectura LEO, se presentan junto con los resultados preliminares de la investigación sobre las características de la respuesta LEO de la fibra óptica de SiO₂. La luminiscencia total resulto para ser una función lineal de la dosis de radiación gamma dentro del rango investigado (15,6 a 93,8 mGy). El método experimental tuvo alta reproducibilidad y muy bajo efecto residual. La curva de desvanecimiento LEO sugiere que la fibra óptica se puede utilizar para las mediciones de LEO por aproximadamente 150 horas (alrededor de 6 días) después de la exposición a la radiación gamma. Teniendo en cuenta los límites impuestos por este desvanecimiento, la fibra óptica puede ser utilizada con éxito como un material LEO para medir la dosis de radiación, como en los accidentes radiológicos.

Descriptores: LEO; SiO₂; fibra óptica; exposición gamma.

 

PACS: 42.81.Qb; 78.55.Qr; 78.55.–m; 78.60.Kn

 

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Acknowledgments

The author wishes thank to J.I. Golzarri, J. Martinez, N. Gonzalez and A. Garcia (IFUNAM) for their technical help, also to Metronet S.A. de C.V for providing the optical fiber material. This work was partially supported PAPIIT–DGAPA–UNAM project 1N101910.

 

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