MgB?O?:Ce3?,Li?材料的特性研究及其在无菌昆虫技术剂量测量中的应用

《Radiation Measurements》：Characterization of MgB 4O 7:Ce3+,Li+ for application in sterile insect technique dosimetry

昆虫不育技术中MgB4O7:Ce3+,Li+光刺激剂量计的研究：通过X射线衍射证实晶体结构稳定，剂量响应在10-200 Gy线性，200-500 Gy超线性饱和，短期褪色20%后长期稳定。

　　

卢卡斯·马特乌斯·费雷拉·德阿莫林 | 阿里西亚·拉瓦内·佩雷拉·达克鲁兹 | 阿琳·塔伊安·马塞多·平托 | 贾伊尔·费尔南德斯·维尔吉尼奥 | 查尔斯·尼尔顿·普拉多·奥利维拉 | 维尼修斯·赛托·蒙特罗·德巴罗斯 | 维维安·库里·阿斯福拉

巴西伯南布哥联邦大学核能系，累西腓，PE，50540-745

摘要

不育昆虫技术（SIT）是一种生态且环保的方法，用于控制特定昆虫种群的数量。为了确保该技术的成功，关键因素是准确控制用于处理昆虫的辐射剂量。因此，需要使用能够在数十到数百戈瑞范围内精确测量的剂量计。本研究探讨了MgB₄O₇:Ce³⁺,Li⁺光刺激剂量计（OSL）在SIT中的应用。通过X射线衍射（XRD）确认了其晶体结构。所采用的辐照装置与Moscamed Brazil / IAEA的Aedes Sterile项目中的昆虫辐照装置相同。观察到在200戈瑞以下剂量范围内剂量与响应呈线性关系，超过200至500戈瑞时剂量与响应呈现超线性关系并趋于饱和。初始OSL响应在6小时后出现约20%的短期衰减，但在6小时至28天内信号保持稳定。因此，研究表明MgB₄O₇:Ce³⁺,Li⁺具有在SIT辐照过程剂量测量中的潜在应用价值。

章节摘录

引言

不育昆虫技术（SIT）是一种生态且环保的方法，用于控制特定昆虫种群的数量。这种媒介控制方法包括大量饲养雄性昆虫，然后使用X射线或伽马射线对其进行绝育处理，随后将其释放到目标区域。这些绝育雄性昆虫会与可繁殖的雄性昆虫竞争雌性昆虫，但由于无法生育后代，从而导致昆虫种群数量减少。

MgB₄O₇:Ce³⁺,Li⁺的合成

MgB₄O₇:Ce³⁺,Li⁺材料是通过溶液燃烧合成方法制备的，具体步骤为：将化学计量的Mg(NO₃)₂.6H₂O（纯度98%，Dinamica）和0.3摩尔%的Ce(NO₃)₃.6H₂O（纯度99%，Sigma-Aldrich）混合作为掺杂剂。此外，还加入了过量10%的H₃BO₃（纯度98.5%，Química Moderna）。为稳定晶体结构中的Ce³⁺离子，还添加了10摩尔%的LiNO₃（纯度98%，Sigma-Aldrich）以补偿电荷。

结构表征

图5展示了MgB₄O₇:Ce³⁺,Li⁺样品粉末的实验X射线衍射（XRD）图谱，并与参考图谱MgB₄O₇（PDF 76-0666）进行了对比。PDF 76-0666对应的晶体结构为正交晶系Pbca。XRD分析表明MgB₄O₇是主要相，掺杂剂（Ce³⁺, Li⁺的加入并未导致晶体结构发生明显畸变。此外还观察到一些强度较低、定义不清晰的峰。

结论

本研究成功制备了掺杂了Ce³⁺和Li⁺的镁四硼酸盐材料。该材料在SIT应用中常用的剂量范围内表现出线性剂量响应特性，证实了其在剂量测量中的可行性。

MgB₄O₇:Ce,Li在SIT辐照过程剂量测量中的应用显示出巨大潜力，其测量结果与参考剂量计所得结果相当。

作者贡献声明

卢卡斯·马特乌斯·费雷拉·德阿莫林：撰写初稿、方法论设计、实验研究。查尔斯·尼尔顿·普拉多·奥利维拉：软件开发、资源提供。维尼修斯·赛托·蒙特罗·德巴罗斯：审稿与编辑、撰写初稿、软件开发、方法论设计。维维安·库里·阿斯福拉：项目监督、资源提供、方法论设计、实验研究。阿里西亚·拉瓦内·佩雷拉·达克鲁兹：撰写初稿、实验研究。阿琳·塔伊安·马塞多·平托：资源提供、实验研究。贾伊尔·费尔南德斯·维尔吉尼奥：审稿工作。

未引用文献

Balestrino等人，2022年；Barros等人，2025年；Olko，2010年；Yoshimura和Yukihara，2006年。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益或个人关系：维维安·库里·阿斯福拉的工作得到了伯南布哥联邦大学的资助。其他作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢伯南布哥州科学技术基金会（FACEPE）在项目IBPG-0974-3.09/22项下的财政支持。