Point defects in quartz: Role in trapping and luminescence

In questo lavoro di tesi sono state studiate le proprietà di intrappolamento e luminescenza dei difetti di punto nel quarzo. Tali proprietà sono usate in dosimetria retrospettiva al fine di valutare età archeologiche di reperti ceramici, età geologiche di sedimenti e radiazioni assorbite in casi di incidenti nucleari. Lo studio vuole fare chiarezza sui meccanismi specifici che governano tali proprietà nel quarzo. Nonostante il materiale sia arcinoto e già esistano applicazioni di questo materiale nei campi citati, queste ultime si basano su metodi empirici ed una teoria che possa spiegare e prevedere nel dettaglio le emissioni del quarzo è ancora incompleta. Per fare ciò, sono state sfruttate sia tecniche di luminescenza indotte, direttamente o indirettamente, da radiazioni ionizzanti quali termoluminescenza (TL) e radioluminescenza (RL), sia una tecnica che studia i difetti paramagnetici, o in generale elettroni non accoppiati, ovvero la risonanza paramagnetica elettronica (EPR). TL e RL infatti non sono in grado da sole di poter identificare quali difetti siano responsabili delle emissioni del quarzo, ma è possibile cercare correlazioni usando tecniche che invece possono osservare direttamente tali difetti, come appunto la tecnica EPR. Correlando dati di TL ed EPR è stato possibile identificare impurezze di germanio con elettroni intrappolati, in particolare le trappole per elettroni [GeO4]- e [GeO4/Li+]0, come responsabili di emissioni di TL, i cosiddetti picchi a 110 °C e 375 °C. Nel corso dello studio è stato inoltre possibile individuare un'anomalia nella stabilità termica di uno di questi centri germanio, responsabile per il picco a 110 °C, confermando comunque la correlazione tra i due segnali ma sollevando nuove possibili criticità nelle applicazioni a fini di datazione e dosimetria. Tramite gli studi EPR è stato inoltre possibile individuare nuovi centri paramagnetici mai riportati in letteratura e ne è stata caratterizzata la stabilità termica. Uno di essi è stato assegnato a un ...