Estabelecimento de padronização primária e de métodos relativos com o uso de técnicas... por Patrícia de Lara Antonio - Versão HTML

ATENÇÃO: Esta é apenas uma visualização em HTML e alguns elementos como links e números de página podem estar incorretos.
Faça o download do livro em PDF, ePub, Kindle para obter uma versão completa.

AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESTABELECIMENTO DE PADRONIZAÇÃO PRIMÁRIA E DE MÉTODOS RELATIVOS

COM O USO DE TÉCNICAS LUMINESCENTES EM DOSIMETRIA DA RADIAÇÃO BETA

Patrícia de Lara Antonio

Tese

apresentada

como

parte

dos

requisitos para obtenção do Grau de

Doutor em Ciências na Área de Tecnologia

Nuclear - Aplicações

Orientadora:

Profa. Dra. Linda V. E. Caldas

São Paulo

2013

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES

Autarquia associada à Universidade de São Paulo

ESTABELECIMENTO DE PADRONIZAÇÃO PRIMÁRIA E DE MÉTODOS RELATIVOS

COM O USO DE TÉCNICAS LUMINESCENTES EM DOSIMETRIA DA RADIAÇÃO BETA

Patrícia de Lara Antonio

Tese

apresentada

como

parte

dos

requisitos para obtenção do Grau de

Doutor em Ciências na Área de Tecnologia

Nuclear - Aplicações

Orientadora:

Profa. Dra. Linda V. E. Caldas

Versão Corrigida

Versão Original disponível no IPEN

São Paulo

2013

~ i ~

DEDICATÓRIA

Àqueles que me apoiaram em todo o tempo:

Meus pais, Omar e Marisa, com gratidão e todo amor,

Dra. Linda, com carinho e admiração,

e Senhor Jesus, Emanuel, que sempre esteve comigo.

~ ii ~

AGRADECIMENTOS

À minha querida orientadora Dra. Linda V. E. Caldas, por ter me ensinado quão prazeroso e ao

mesmo tempo desafiador é trabalhar com radiação beta e com câmara de extrapolação. Muito

obrigada pela oportunidade de trabalhar com assuntos e instrumentos dos quais eu adorei e aprendi

tanto. Entretanto, acima de tudo, eu gostaria de agradecê-la por ser quem a Sra. é. Eu serei sempre

grata por todo amor e carinho, amizade e companhia, toda compreensão e paciência, e também por

cada sorriso, que mesmo nos momentos mais difíceis, de alguma forma me motivava. Eu também

não poderia deixar de agradecê-la por todo cuidado, pelos momentos de desabafo, pelos conselhos.

É uma honra poder chamá-la não só de orientadora, mas de amiga, e como é bom ter a Sra.

sonhando sempre cada sonho meu junto comigo. É uma alegria muito grande ao meu coração poder

compartilhar com a Sra. o ato de concluir esta tese. Muito obrigada por tudo!

Meus agradecimentos se estendem:

À Dra. Maria da Penha Albuquerque Potiens, por autorizar sempre que eu precisei o uso do

Laboratório de Calibração de Instrumentos (LCI) para a realização da parte experimental do trabalho,

e pelos momentos de descontração.

Ao Dr. Vitor Vivolo, pela convivência tão prazerosa, pelas conversas, opiniões e disposição

constante em me auxiliar com assuntos e dúvidas relacionados ao meu trabalho, por ser sempre tão

atencioso e educado, e também pelas sugestões na avaliação do meu exame de Qualificação.

À Dra. Letícia Lucente Campos Rodrigues, pelo esclarecimento de dúvidas relacionadas à

utilização e caracterização de dosímetros termoluminescentes.

À Dra. Helen Jamil Khoury, por ser sempre tão simpática e atenciosa comigo, e por dispensar

tanto tempo me ensinando a trabalhar com o sistema leitor LOE, fabricado pelo Departamento de

Energia Nuclear (DEN), da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), e também pelo

fornecimento de filtros e outros acessórios para o trabalho com materiais luminescentes.

À Dra. Denise Yanikian Nersissian, pelas sugestões tão importantes no meu Exame de

Qualificação.

À Dra. Teresa Cristina Nathan Outeiro Pinto, pelas conversas sempre tão agradáveis, por tantas

risadas, pelos nossos trabalhos e por todo o auxílio com relação às técnicas luminescentes. Muito

obrigada por estar sempre tão disposta em me ajudar.

À Dra. Claudia Carla Gronchi, pelos momentos sempre tão bons no Laboratório de

Termoluminescência, de conversas e risadas, e por todo auxílio no trabalho com o sistema leitor da

Landauer.

À Dra. Carmen Cecília Bueno, por ser sempre tão atenciosa e motivadora, e pela grande

contrubuição por meio de sugestões no meu Seminário de Área.

À Dra. Divanizia do Nascimento Souza, por permitir o envio do sistema postal dosimétrico ao

Laboratório de Física da Universidade Federal de Sergipe (UFS). Muito obrigada pelo seu apoio e sua

atenção sempre constante.

Ao M.Sc. Rogério M. V. Silva, da Universidade Federal de Sergipe, pela disponibilidade e

atenção em irradiar os dosímetros de CaSO4:Dy e de Al2O3:C com os aplicadores clínicos de 90Sr+90Y.

~ iii ~

Ao Dr. Goro Hiromoto, pela disponibilidade em me auxiliar no esclarecimento de dúvidas com

relação a cálculos de incertezas.

Ao Dr. Orlando Rodrigues Jr., por todo auxílio na instalação e utilização de softwares dos

sistemas medidores TL, e na manutenção de computadores.

Ao Dr. Larry DeWerd, do Departamento de Física Médica da Universidade de Wisconsin, por

ser sempre tão simpático e atencioso, e por todo o auxílio com relação às minhas dúvidas sobre

cálculos de incerteza e medições com aplicadores clínicos de 90Sr+90Y.

Ao Dr. Graham Bass, do laboratório padrão primário da Inglaterra, National Physical

Laboratory (NPL), pela câmara de extrapolação Böhm e pela disposição em nos fornecer janelas de

entrada para a câmara.

Aos cinco hospitais da cidade de São Paulo, pela disponibilidade em aprender sobre a

importância da calibração de aplicadores clínicos de 90Sr+90Y, e por fazerem parte desta etapa do

meu trabalho: Instituto de Assistência Médica ao Servidor Público Estadual (na pessoa da Dra. Maria

José Alves), Sociedade Beneficente de Senhoras Hospital Sírio Libanês (Dra. Cecília Maria Kalil

Haddad), Hospital Alemão Oswaldo Cruz (Física Mônica Lagatta), Hospital A.C. Camargo (Dr. Petrus

Paulo C. E. da Silva), e Instituto de Radiologia do Hospital das Clínicas de São Paulo (Físico Médico

Marco Antonio da Silva).

Aos técnicos do LCI, pela ajuda no desenvolvimento deste trabalho, pelas instruções e pela

manutenção de equipamentos, em especial ao Sr. Claudinei Cescon, e Sr. Marcos Xavier, a quem

agradeço também por toda disposição em me auxiliar com a câmara de extrapolação, atenção, pelos

ensinamentos de eletrônica, e pelas conversas nos momentos de descontração; ao Sr. Rafael Elias

Diniz, por permitir a utilização do Laboratório de Calibração Beta e pelo auxílio nas irradiações feitas

neste laboratório.

À Sra. Donata Celicea de Oliveira Zanin que, de forma atenciosa, sempre se dispôs a me

atender, auxiliar em tudo o que eu precisasse, e fornecer materiais importantes para o

desenvolvimento deste trabalho. Muito obrigada pelo carinho!

Aos meus queridos pais, Omar e Marisa, meus amores, meus amigos, pastores, conselheiros,

companheiros de riso e lágrimas, meus incentivadores e motivadores. Muito obrigada por tanto

amor, impagável e imensurável, por toda compreensão nos momentos em que eu me mostrei tão

distante, mesmo estando presente, por me apoiarem tanto e a todo momento, por sempre me

fazerem avançar, seguir em frente, por torcerem por mim, e por sonharem cada sonho meu junto

comigo. Vocês são meus exemplos para tantas coisas que eu poderia escrever, escrever, escrever... e

não caberia aqui. Eu os amo tanto!

Ao meu irmão, Thiago, por me fazer rir tantas vezes, por se preocupar comigo e me socorrer,

pessoal e virtualmente, sempre quando encontrei problemas com relação a computador.

A todos os meus familiares, tios e primos, por todo amor e carinho.

Aos Apóstolos Jesher e Marycleide Cardoso, e Reinaldo Moraes, pelo amor, incentivo e pelos

momentos de desabafo.

A todos os irmãos da Igreja Apostólica Plenitude da Graça, minha outra família, em especial à

equipe do Ministério de Louvor, por compreender meus momentos de ausência, e por todo apoio e

carinho.

~ iv ~

Ao Prof. MSc. Ricardo Coura Oliveira, pelo incentivo e torcida constantes, e por ser um amigo

especial e sempre presente, mesmo estando longe.

À minha amiga Isis Sabrina S. Ximenes, pela amizade fiel, pelo carinho, apoio e incentivo

constantes. Muito obrigada por sempre entender meus momentos de “sumiço”.

Aos meus amigos companheiros de sala no IPEN: Maíra Tiemi Yoshizumi, Jonas Oliveira da

Silva, Fernanda Beatrice Conceição Nonato, Cristiane Jordão de Carvalho Honda e Maria Inês

Teixeira, pela amizade e convivência. Aos amigos Christianne Cobello Cavinato, Lizandra Pereira de

Souza, Lucia Helena da Silva Santos, Claudio Antonio Federico, Eric Alexandre Brito da Silva, Gustavo

Barreto Vila, Leonardo de Holanda Mencarini e Tallyson Sarmento Alvarenga, pela amizade, pelo

companheirismo e pelas conversas sempre agradáveis. Aos amigos e colegas Daniela Piai Groppo,

Felipe Belonsi de Cintra, Mateus Hilário de Lima, Ana Paula Perini e Lucio Pereira Neves, por todos os

momentos que passamos juntos.

À Michelle G. de Carvalho, minha companheira de apartamento, pela amizade, carinho e pelos

ótimos anos de convivência na moradia.

A todos os funcionários da Gerência de Ensino (GE) do IPEN, na pessoa do Presidente da

Comissão de Pós-Graduação (CPG), Dr. Delvonei Alves de Andrade, por todos os serviços prestados.

Ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, Comissão Nacional de Energia Nuclear

(IPEN-CNEN/SP), na pessoa do Superintendente Dr. José Carlos Bressiani, pela rica oportunidade de

realizar e concluir este trabalho de doutorado em Tecnologia Nuclear.

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), por me conceder a bolsa

de doutorado para a realização deste projeto (Projeto FAPESP nº 2009/52724-7).

E a todos aqueles que, de uma forma ou de outra, contribuíram para que este trabalho fosse

desenvolvido e concluído. Muito obrigada!

Ao Amado Senhor Jesus, Santo, Santo, Santo, o Todo-Poderoso, que era, que é e que há de vir,

agradeço pelo cuidado diário, pela força que muitas vezes eu pude ver que era sobrenatural (quando

eu já não acreditava mais), por me ajudar a fazer tantas coisas ao mesmo tempo (como tantas vezes

foi preciso), por ser meu sustento e meu Amigo Fiel. Eu te amo! E agradeço por me dar a Dra. Linda

como orientadora e amiga, por me dar pais e um irmão tão abençoados, familiares e amigos tão

especiais. E por colocar em meu caminho tantas pessoas que participaram da elaboração deste

projeto.

“Digno és de receber glória, e honra, e poder; porque Tu criaste todas as coisas, e por Tua

vontade são e foram criadas.” (Ap. 4:11)

~ v ~

EPÍGRAFE

“…Spirit lead me where my trust is without borders

Let me walk upon the waters

Wherever you would call me

Take me deeper than my feet could ever wander

And my faith will be made stronger

In the presence of my Saviour

I will call upon Your name

Keep my eyes above the waves

My soul will rest in your embrace

I am Yours and You are mine”

Trecho de “Oceans”, Hillsong United

(Letra: Joel Houston, Matt Crocker e Salomon Lightelm)

~ vi ~

ESTABELECIMENTO DE PADRONIZAÇÃO PRIMÁRIA E DE MÉTODOS RELATIVOS

COM O USO DE TÉCNICAS LUMINESCENTES EM DOSIMETRIA DA RADIAÇÃO BETA

Patrícia de Lara Antonio

RESUMO

Devido à inexistência de um laboratório de padronização primária na América Latina, para calibração

e dosimetria de fontes de radiação beta, neste trabalho uma câmara de extrapolação Böhm foi

caracterizada e estabelecida como um sistema padrão primário no Laboratório de Calibração de

Instrumentos (LCI) do IPEN. Como objetivo principal deste trabalho, a câmara de extrapolação Böhm

foi caracterizada com relação à sua resposta em feixes padrões secundários de radiação beta de

fontes de 90Sr+90Y, com duas janelas de entrada diferentes: Mylar aluminizado e Hostaphan grafitado,

e com dois métodos de determinação de taxa de dose absorvida, para verificação do seu

desempenho com cada material. Embora se trate do instrumento mais adequado para a calibração

de detectores e fontes de radiação beta, a câmara de extrapolação deve ser utilizada apenas em

laboratórios de calibração e não em programas de controle de qualidade, pois ela tem 7 kg e é de

alto custo. Assim, é importante ter sistemas considerados padrões de trabalho e métodos

alternativos para substituir a câmara de extrapolação em medições realizadas em campo, como em

hospitais ou clínicas. Por este motivo, foram caracterizadas três câmaras de ionização de placas

paralelas, com o objetivo de se verificar a possibilidade de seu uso como sistemas padrões de

trabalho em programas de controle de qualidade, e também foram estudados materiais dosimétricos

diferentes, em campos de radiação beta de 90Sr+90Y, utilizando-se os fenômenos da

termoluminescência (TL) e da luminescência opticamente estimulada (LOE), como métodos

alternativos na calibração de fontes de radiação beta. Inclui-se aqui o desenvolvimento de um

sistema postal dosimétrico para a calibração de aplicadores clínicos de 90Sr+90Y. Os resultados obtidos

com a câmara de extrapolação Böhm permitiram o seu estabelecimento como sistema padrão

primário na calibração de fontes de 90Sr+90Y, pois a câmara com as duas janelas de entrada diferentes

permitiram a determinação de taxas de dose absorvida no ar e no tecido, à profundidade nula e a

0,07 mm. A caracterização das três câmaras de ionização de placas paralelas mostraram que elas

podem ser usadas em programas de controle de qualidade de fontes de radiação beta, pois suas

respostas se apresentaram adequadas para esta finalidade. Os materiais dosimétricos testados com

relação às suas respostas TL e LOE também se mostraram adequados para uso em campos de

radiação beta, pois suas respostas foram satisfatórias. O sistema dosimétrico, utilizando dosímetros

TL, foi testado em hospitais e, posteriormente, foi enviado na forma postal a um laboratório,

contendo detectores TL e LOE, e o resultado da calibração dos aplicadores clínicos foi adequado.

~ vii ~

ESTABLISHMENT OF PRIMARY STANDARDIZATION AND RELATIVE METHODS

WITH THE USE OF LUMINESCENT TECHNIQUES IN BETA RADIATION DOSIMETRY

Patrícia de Lara Antonio

ABSTRACT

Due to the lack of a primary standard laboratory at the Latin America, for the calibration and

dosimetry of beta radiation sources, it was decided to establish the Böhm extrapolation chamber at

the Calibration Laboratory (LCI) at IPEN as a primary standard. As a main objective of this work, the

Böhm extrapolation chamber was characterized in relation to its response in beta radiation

secondary standard beams of 90Sr+90Y sources, using two different entrance windows: aluminized

Mylar and graphited Hostaphan, and using two methods of determination of absorbed dose rates, to

verify its performance in each material. Although it is the most adequate instrument for the

calibration of beta radiation detectors and sources, the extrapolation chamber should only be used

at calibration laboratories, and not in quality control programs, because it weights 7 kg, and it is

expensive. Thus, it is important to have systems considered work standards and alternative methods

to replace the extrapolation chamber in measurements performed outside laboratories, such as in

hospitals and clinics. For this reason, three parallel plate ionization chambers were characterized,

with the objective to verify the possibility of their use as work standard systems, and different

dosimetric materials were also studied, in beta radiation fields, using the thermoluminescence (TL)

and optically stimulated luminescence (OSL) phenomena, as alternative methods for the calibration

of beta radiation sources. The development of a dosimetric postal system for the calibration of

90Sr+90Y clinical applicators was included in this objective. The results obtained using the Böhm

extrapolation chamber allowed its establishment as a primary standard system at the calibration of

90Sr+90Y sources, because it was possible to determine the absorbed dose rates in air and in the

tissue, at null depth and 0.07 mm using the chamber with the two different entrance windows. The

characterization of the three parallel plate ionization chambers showed that they can be used in

quality control programs of beta radiation sources, because their responses were adequate to this

purpose. The dosimetric materials were tested in relation to their TL and OSL response, and their use

showed also to be adequate in beta radiation fields. The dosimetric postal system, using TL

dosimeters, was tested in hospitals, and afterwards, it was sent to a laboratory, by conventional mail,

with TL and OSL detectors, and the results of the calibration of the clinical applicators was adequate.

~ viii ~

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................................. XI LISTA DE TABELAS ................................................................................................................. XV

LISTA DE ABREVIATURAS ...................................................................................................... XX

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1

2. OBJETIVOS DO TRABALHO .................................................................................................. 6

2.1. OBJETIVOS PRINCIPAIS .......................................................................................................................... 6

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................................ 6

3. REVISÃO DA LITERATURA ................................................................................................... 8

4. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................................... 18

4.1. PROCESSOS DE INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA ...................................................................... 18

4.1.1. Interação de Elétrons com a Matéria ................................................................................. 18

4.1.2. Interação de Fótons com a Matéria .................................................................................... 19

4.2. FONTES DE RADIAÇÃO BETA ................................................................................................................ 19

4.2.1. Sistemas Padrões Secundários de Radiação Beta ............................................................... 20

4.2.2. Aplicadores Clínicos de 90Sr+90Y .......................................................................................... 23

4.3. CÂMARAS DE IONIZAÇÃO ..................................................................................................................... 24

4.3.1. Teoria da Cavidade .............................................................................................................. 26

4.3.2. Caracterização da Resposta de Câmaras de Ionização ....................................................... 28

4.3.2.1. Corrente de Fuga ................................................................................................................ 29

4.3.2.2. Curva de Saturação ............................................................................................................. 29

4.3.2.3. Tempo de Estabilização ...................................................................................................... 31

4.3.2.4. Estabilidade de Resposta .................................................................................................... 31

4.3.2.5. Linearidade de Resposta ..................................................................................................... 32

4.3.2.6. Dependência Angular ......................................................................................................... 32

4.3.2.7. Dependência Energética ..................................................................................................... 32

4.3.2.8. Variação da Resposta da Câmara com a Distância Fonte-Detector ................................... 32

4.4. CÂMARA DE EXTRAPOLAÇÃO ................................................................................................................ 33

4.4.1. Câmara de Extrapolação Böhm ........................................................................................... 34

4.4.2. Determinação da Corrente de Ionização ............................................................................ 36

4.4.3. Características Fundamentais ............................................................................................. 36

4.4.3.1. Profundidade Nula Real ...................................................................................................... 36

4.4.3.2. Curvas de Extrapolação ...................................................................................................... 37

4.4.3.3. Fatores de Transmissão ...................................................................................................... 37

4.4.3.4. Determinação de Taxas de Dose Absorvida ........................................................................ 39

4.5. SISTEMAS DOSIMÉTRICOS LUMINESCENTES ............................................................................................ 44

4.5.1. Caracterização Dosimétrica ................................................................................................ 44

4.5.2. Termoluminescência ........................................................................................................... 46

~ ix ~

4.5.2.1. Teoria de Bandas ................................................................................................................ 47

4.5.2.2. Dosimetria Termoluminescente .......................................................................................... 50

4.5.2.3. Sistema Medidor de Termoluminescência .......................................................................... 51

4.5.3. Luminescência Opticamente Estimulada ............................................................................ 52

4.5.3.1. Formas de Estimulação LOE ................................................................................................ 53

4.5.3.2. Dosimetria Luminescente Opticamente Estimulada ........................................................... 55

4.5.3.3. Sistema Medidor de Luminescência Opticamente Estimulada ........................................... 56

4.5.4. Vantagens e Desvantagens dos Sistemas TL e LOE ............................................................. 57

4.6. PADRONIZAÇÃO PRIMÁRIA .................................................................................................................. 58

4.7. CALIBRAÇÃO E DOSIMETRIA DE FONTES E DETECTORES DE RADIAÇÃO BETA ................................................ 59

5. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................... 61

5.1. CÂMARAS DE IONIZAÇÃO ..................................................................................................................... 61

5.1.1. Câmaras de Ionização de Placas Paralelas .......................................................................... 62

5.1.2. Câmara de Extrapolação Böhm ........................................................................................... 62

5.1.3. Eletrômetros ....................................................................................................................... 63

5.1.4. Determinação de Fatores de Correção ............................................................................... 63

5.2. SISTEMAS MEDIDORES DE LUMINESCÊNCIA ............................................................................................ 67

5.2.1. Sistemas de Termoluminescência ....................................................................................... 67

5.2.2. Sistemas de Luminescência Opticamente Estimulada ........................................................ 68

5.3. MATERIAIS DOSIMÉTRICOS .................................................................................................................. 69

5.4. FONTES DE RADIAÇÃO BETA ................................................................................................................ 70

5.5. ACESSÓRIOS E SISTEMAS AUXILIARES .................................................................................................... 73

5.6. ESTIMATIVA DE INCERTEZAS ................................................................................................................. 74

6. RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................................. 77

6.1. CARACTERIZAÇÃO DA CÂMARA DE EXTRAPOLAÇÃO BÖHM ........................................................................ 77

6.1.1. Curvas de Saturação............................................................................................................ 78

6.1.2. Profundidade Nula Real e Área Efetiva ............................................................................... 84

6.1.3. Corrente de Fuga ................................................................................................................ 87

6.1.4. Estabilidade de Resposta .................................................................................................... 88

6.1.5. Variação da Resposta em Função da Distância Fonte-Detector ......................................... 89

6.1.6. Fatores de Transmissão no Tecido utilizando uma Fonte de 90Sr+90Y ................................ 91

6.1.7. Taxas de Dose Absorvida de Fontes de 90Sr+90Y ................................................................. 96

6.1.8. Tempo de Estabilização .................................................................................................... 131

6.2. CARACTERIZAÇÃO DE TRÊS CÂMARAS DE IONIZAÇÃO EM FEIXES DE RADIAÇÃO BETA ................................... 132

6.2.1. Curvas de Saturação.......................................................................................................... 132

6.2.2. Corrente de Fuga .............................................................................................................. 135

6.2.3. Estabilidade de Resposta .................................................................................................. 135

6.2.4. Linearidade de Resposta ................................................................................................... 137

6.2.5. Outros Testes .................................................................................................................... 138

6.2.5.1. Tempo de Estabilização .................................................................................................... 138

6.2.5.2. Dependência Angular ....................................................................................................... 139

6.2.5.3. Calibração das Câmaras de Ionização C2 e C3 ................................................................. 143

~ x ~

6.2.5.4. Variação da Resposta em Função da Distância Fonte-Detector ....................................... 144

6.2.5.5. Determinação de Taxas de Dose Absorvida para Aplicadores Dermatológicos ............... 146

6.3. DOSIMETRIA DA RADIAÇÃO BETA UTILIZANDO TÉCNICAS LUMINESCENTES ................................................. 147

6.3.1. Desenvolvimento de uma Metodologia na Forma Postal para Calibração de

Aplicadores Clínicos .......................................................................................................... 147

6.3.1.1. Calibração de Aplicadores Clínicos de 90Sr+90Y ................................................................. 147

6.3.1.2. Formação de um Sistema Dosimétrico TL Postal com CaSO4:Dy ...................................... 149

6.3.1.3. Formação de um Sistema Dosimétrico TL/LOE Postal com Al2O3:C .................................. 152

6.3.2. Caracterização e Comparação de Detectores de Radiação Beta em Campos Padrões .... 158

6.3.2.1. Reprodutibilidade de Resposta ......................................................................................... 158

6.3.2.2. Curvas Típicas de Emissão TL ............................................................................................ 159

6.3.2.3. Curva de Decaimento do Sinal LOE ................................................................................... 160

6.3.2.4. Curvas de Dose-Resposta .................................................................................................. 161

6.3.2.5. Dose Mínima Detectável ................................................................................................... 162

6.3.2.6. Dependência Energética ................................................................................................... 164

6.3.2.7. Variação da Resposta LOE em Função da Distância Fonte-Detector ................................ 164

7. CONCLUSÕES ................................................................................................................. 166

APÊNDICE A ........................................................................................................................ 170

Procedimento para utilização da Câmara de Extrapolação Böhm para Calibração de Fontes

de 90Sr+90Y ...................................................................................................................................... 170

APÊNDICE B ........................................................................................................................ 179

Procedimento para utilização do Sistema Postal ........................................................................... 179

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 187

ANEXO A ............................................................................................................................ 196

Lista de Trabalhos desenvolvidos ao longo do Doutorado ............................................................ 196

~ xi ~

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 4.1 – Sistema padrão secundário beta 1 (BSS1): (a) fontes de radiação beta e instrumentos

para o seu posicionamento; (b) unidade de controle; e (c) sistema de suporte para a

fonte (porta-fonte)

22

FIGURA 4.2 – Sistema padrão secundário beta 2 (BSS2): (a) unidade de controle; (b) maleta com os

instrumentos para o posicionamento das fontes, filtros uniformizadores de campo e

ferramentas para manutenção do sistema; e (c) sistema de suporte para a fonte

(porta-fonte)

22

FIGURA 4.3 – Esquema de aplicadores clínicos convencionais: (a) dermatológico; e (b) oftálmico,

mostrando a localização da fonte radioativa, a haste metálica e a proteção de

acrílico

24

FIGURA 4.4 – Outros modelos de aplicadores clínicos de 90Sr+90Y (baseado em Scaff (1979))

24

FIGURA 4.5 – Esquema de uma câmara de extrapolação (Adaptado de Dias (DIAS, 1996))

33

FIGURA 4.6 – Esquema da câmara de extrapolação Böhm: (1) haste de fixação da câmara no

sistema de irradiação, (2) conector para tensão de polarização, (3) anel de acrílico

para a formação da cavidade (volume sensível) e posicionamento da janela de

entrada, (4) anel de fixação da janela de entrada, (5) bloco de acrílico, (6) superfície

grafitada do bloco de acrílico (formando o eletrodo coletor e o anel de guarda),

(7) janela de entrada, (8) conector para medições de corrente de ionização (ligado ao

eletrômetro), (9) êmbolo para sustentação do conjunto de eletrodo coletor e ajuste

de distância entre os eletrodos, (10) estrutura central que sustenta o anel de acrílico

(3) e o conjunto de ajuste de distância entre os eletrodos (por meio de abertura do

parafuso micrométrico), (11) anel de acoplamento da estrutura central e haste de

fixação, (12) porca de travamento do conjunto de ajuste de distância entre os

eletrodos, (13) anel roscado para fixação da mola de recuo, (14) parafuso de

acoplamento do êmbolo com o conjunto de ajuste de distância entre os eletrodos,

(15) mola de recuo do conjunto do êmbolo, (16) cilindro externo do conjunto de

ajuste de distância entre os eletrodos, (17) base de fixação do parafuso micrométrico

ao cilindro externo (16), (18) parafuso micrométrico para ajuste de distância entre os

eletrodos, (19) parafuso de travamento para transporte da câmara, (20) capa de

proteção da janela de entrada (Adaptado de PTW (PTW, 2002))

35

FIGURA 4.7 – Representação esquemática dos dois estágios da termoluminescência (McKEEVER e

col., 1995)

47

FIGURA 4.8 – Esquema dos níveis de energia e transições eletrônicas que ocorrem durante o

processo de ionização e aquecimento da amostra TL: (1) processo de ionização;

(2) e (6) armadilhamento de elétron e buraco, respectivamente; (3) e (7)

desarmadilhamento

(liberação)

de

elétron

e

buraco,

respectivamente;

(4) e (8) recombinações indiretas; e (5) recombinação direta (Adaptado de McKeever

e col. (McKEEVER e col., 1995))

48

FIGURA 4.9 – Curva de emissão TL típica de uma amostra de CaSO4:Dy, irradiada com uma dose

absorvida de 10 mGy, com uma fonte de 90Sr+90Y

49

FIGURA 4.10 – Esquema simplificado de um sistema medidor termoluminescente (baseado em

Campos (1998))

52

~ xii ~

Figura 4.11 – Curva típica que mostra o decaimento da intensidade LOE em função do tempo de

iluminação, de um detector de Al2O3:C, pré-irradiado (90Sr+90Y)

53

FIGURA 4.12 – Curvas de resposta LOE, demonstradas experimentalmente e representadas

graficamente, para os três tipos principais de estimulação LOE: (a) CW-OSL;

(b) LM-OSL; e (c) POSL (BØTTER-JENSEN e col., 2003)

55

FIGURA 4.13 – Representação esquemática de um sistema medidor LOE (BØTTER-JENSEN e col.,

2003)

56

FIGURA 5.1 – Câmaras de ionização de placas paralelas: (a) câmara C1; (b) câmara C2;

e (c) câmara C3

62

FIGURA 5.2 – Câmara de extrapolação Böhm, PTW, modelo 23392

63

FIGURA 5.3 – Eletrômetros utilizados nos experimentos com as câmaras de ionização:

(a) eletrômetro PTW, modelo UNIDOS E; e (b) eletrômetro Keithley, modelo 6517B.

63

FIGURA 5.4 – Sistema medidor de termoluminescência da Harshaw, modelo 3500

68

FIGURA 5.5 – Sistema medidor de termoluminescência e luminescência opticamente estimulada

Risoe: (a) medidor luminescente; e (b) sistema de controle

68

FIGURA 5.6 – Sistemas medidores de luminescência opticamente estimulada: (a) da Landauer,

para medição de detectores Al2O3:C, da Landauer; e (b) DOIN-L001, para medição de

diferentes materiais LOE

69

FIGURA 5.7 – Materiais dosimétricos utilizados neste trabalho: (a) TL; e (b) TL e LOE (Al2O3:C),

da Rexon

70

FIGURA 5.8 – Detector LOE de Al2O3:C, tipo nanoDot, da Landauer: (a) com o material dentro do

adaptador; e (b) com o material puxado para fora do adaptador

70

FIGURA 5.9 – Fontes padrões secundários de radiação beta dos sistemas: (a) BSS1; e (b) BSS2

70

FIGURA 5.10 – Exemplos de aplicadores clínicos de 90Sr+90Y: (a) ANIST e (b) fonte 6 (dermatológicos);

(c) fonte 3 e (d) fonte 8 (oftálmicos)

73

FIGURA 5.11 – Fonte de controle de 90Sr+90Y, utilizada em testes de caracterização da resposta de

câmaras de ionização estudadas neste trabalho

73

FIGURA 6.1 – Câmara de extrapolação Böhm, em duas vistas, mostrando alguns dos seus

acessórios: (a) anel de acrílico; (b) anel de fixação da janela de entrada; (c) bloco de

acrílico que forma o eletrodo coletor; (d) anel de acoplamento da estrutura central e

haste de fixação; (e) corpo da câmara (cilindro externo); (f) base de fixação do

parafuso micrométrico ao cilindro externo; e (g) parafuso micrométrico

77

FIGURA 6.2 – Câmara de extrapolação Böhm, com janela de entrada de Mylar aluminizado,

posicionada no sistema BSS1