Radiation dosimetry is required in several contexts, such as X-ray imaging, nuclear medicine, radiotherapy, radiation-exposed research facilities, synchrotrons and space, to name a few. In view of this, a technique based on the optically stimulated luminescence (OSL) phenomenon, which is the light emission of a previous irradiated material when optically stimulated, has emerged. After more than 20 years of research, there are only two commercially available OSL dosimeters, which are based on Al2O3 :C and BeO compounds. The main objective of this work is to propose new OSL phosphors based on a calcium borate compound, i.e., CaB6O10 (Zeff=11.5) doped with lanthanides (Gd3+, Tb3+ or Ce3+) and silver (Ag+ ). Tb,Ag-doped compound, for instance, exhibited OSL sensitivity comparable to that of Al2O3 :C (using U340 Hoya filters), wide linear dose-range with no signs of saturation (30 mGy up to 20 Gy), fading of ~30% after 24 h following stability, neutron sensitivity, and showed to be reproducible and repeatable. Gd,Ag-doped compound exhibited similar dosimetric features. OSL from different compounds exhibited luminescence lifetimes ranging from microsecond to nanosecond time-scale, depending on the dopant used. This addresses both 2D laser scanning dosimetry and pulsed OSL dosimetry requirements using the same host compound.

Dosimetria de radiações ionizantes é necessária em diversos contextos, tais como imageamento por raios-X, medicina nuclear, centros de pesquisa expostos à radiação, síncrotrons e o espaço sideral. Com base nisso, uma técnica baseada na luminescência opticamente estimulada (OSL), que é a luz emitida por um material previamente irradiado quando estimulado oticamente, tem se estabelecido. Após mais de 20 anos de pesquisa, apenas dois dosímetros OSL baseados nos compostos de Al2O3 :C e BeO estão comercialmente disponíveis. O principal objetivo deste estudo é propor novos fósforos que emitam OSL baseados em um borato de cálcio, i.e., CaB6O10 (Zeff=11.5) dopado com lantanídeos (Gd3+ , Tb3+ or Ce3+) e prata (Ag+ ). O composto dopado com Tb e Ag, por exemplo, apresentou sensibilidade OSL comparável ao do Al2O3 :C (usando os filtros Hoya U340), linearidade em uma ampla faixa de doses (30 mGy até 20 Gy), desvanecimento de ~30% depois de 24 h, seguido de estabilidade do sinal, sensibilidade a nêutrons, e mostrou ser reprodutível e repetível. O composto dopado com Gd e Ag mostrou características dosímetricas similares. A OSL dos diferentes compostos apresentaram tempos de vida desde microsegundos até nanosegundos, dependendo do tipo de dopante usado. Isso satisfaz os requisitos da dosimetria 2D por varredura com laser e da OSL pulsada, usando o mesmo composto.