Implantação do sistema de medição para baixas taxas de dose no IRD

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1 Implantação do sistema de medição para baixas taxas de dose no IRD M. V. T. Santiago 1,2, K. C. S. Patrão 1, T. S. Cabral 1, A.S. Laranjeira 1 e C.N. M. da Silva 1 1 Instituto de Radioproteção e Dosimetria; 2 Fundação Técnico-Educacional Souza Marques marcost.santiago@outlook.com Resumo: Este trabalho apresenta a montagem de um sistema para medições de baixa taxa com um detector proporcional TRADOS da Vacutec para medir radiação no Laboratório de Dosimetria Gama do LNMRI/IRD podendo chegar a um nível ambiental. O detector proporcional mede equivalente de dose ambiental, H*(10), em um uma faixa de nsv/h a msv/h. Apresentamos aqui os primeiros resultados realizados com o detector proporcional e a Câmara de ionização de referência do LNMRI. Palavras-chave: Detector proporcional, Equivalente de dose ambiente, Baixa taxa de dose, radiação. Abstract: This work presents the assembly of a system for low-rate measurements with a TRADOS proportional detector from Vacutec to measure radiation in the Gamma Dosimetry Laboratory at an environmental level. The proportional detector measures ambient dose equivalent, H*(10), in a range from nsv/h to msv/h. We present here the first results obtained with the proportional detector and compared with those of the LNMRI Reference Ionization Chamber. Keywords: Proportional detector, Ambient Dose equivalent, dose rate, radiation. 1. INTRODUÇÃO O Serviço de Metrologia das Radiações Ionizantes SEMRI é o setor do IRD que desenvolve trabalhos na área de metrologia das radiações aplicadas à Radioterapia, Radiologia Diagnóstica e na Radioproteção, além de oferecer serviços de calibração de dosímetros clínicos, dosímetros utilizados em radiodiagnóstico, monitores de área, e serviços de irradiação padronizada em monitores individuais, a fim de manter a garantia da qualidade das medições no país. Atualmente, há uma área ainda carente de serviços de calibração que se trata dos instrumentos de medir radiação ambiental, onde os campos de radiação são extremamente baixos da ordem de 1 a 10 Sv/h. 1

2 O detector proporcional tem a capacidade para medir doses de radiação Gama e Raios-x, com grande sensibilidade para baixas energias, e uma grande faixa de energia, e compensação de energia para o equivalente de dose ambiente H*(10) (ICRU39). Os ensaios de calibração devem ser implantados em campos padronizados. Isto é realizado através da instalação de fontes de radiação de diferentes intensidades e energias. Para os ensaios de calibração, deve ser montado um arranjo experimental, de tal modo que o feixe de radiação esteja alinhado ao eixo do sistema de posicionamento com suporte para colocação dos instrumentos a serem calibrados. Além disso, o laboratório deve ter um padrão de medição, de características e desempenho adequados, calibrado a fim de garantir a rastreabilidade das medições na calibração dos instrumentos a serem calibrados. É com este padrão, ou um detector calibrado por ele, deve ser realizada a dosimetria de feixe, procedimento antes do ensaio de calibração. 2. DETECTOR PROPORCIONAL 2.1. Detector proporcional 70046A-TRADOS O detector proporcional 70046A opera numa faixa de medição de 5 nsv/h à 10 msv/h, e uma faixa de energia de 20 Kev à 1,3 Mev, numa faixa de temperatura de -35 C à +60 C, com tempo morto de 5,8 μs. Tem um display que muda automaticamente. É alimentado por uma fonte de 12 V e possui uma interface serial RS232, para comunicação via software. Figura 1. Detector proporcional 70046A-TRADOS 3. SISTEMA DE MEDIÇÃO 3.1. Sistema de Medição utilizado O sistema de medição pode ser visualizado na figura 2, onde é apresentada uma vista geral da sala de calibração. O sistema consiste de um irradiador, do carro posicionador e dois lasers. 2

3 Figura 2. Irradiador JL Shepherd 81-14D e sistema de posicionamento do laboratório. Para alinhar o feixe de radiação em relação aos trilhos foram utilizados dois lasers: um fixo no irradiador, que indica o centro do feixe e o outro posicionado no carro aonde é posicionado os instrumentos para calibração. Uma vez alinhado o feixe, é necessário estimar o valor do nível radiação de fundo a 1 m da fonte, isto é, na situação de fontes recolhidas. Obteve-se o valor de aproximadamente 400 nsv/h para a média de radiação de fundo, a 1m de Buchler OB34. Isto se deve a presença de outras fontes de radiação, a sala não é exclusiva para esta atividade. Para as medições foram utilizados a câmara de ionização padrão do LMNRI e um medidor de radiação proporcional, que será utilizado como padrão para baixas taxas de equivalente de dose. O padrão de referência é uma câmara de ionização PTW modelo TN32002 número de série 104, calibrada nas qualidades S-Cs e S-Co no calibrada no Physicalisch Technische Bundesanstat (PTB). Antes de ser iniciada a dosimetria, a câmara deve passar por rigoroso controle, para verificação do seu perfeito funcionamento, que deve constar de teste de fuga, repetitividade e reprodutibilidade. 4. DOSIMETRIA DO FEIXE A determinação do valor verdadeiro convencional (VVC) da grandeza de interesse em função da distância da fonte é feita por meio de dosimetria do feixe, utilizando para isso uma câmara de ionização apropriada calibrada em termos da grandeza kerma no ar. A dosimetria do feixe pode ser efetuada com o propósito de comissionamento do arranjo experimental ou para verificação rotineira do rendimento das fontes com frequência mínima anual. A dosimetria para comissionamento das fontes é realizada antes de colocar o sistema de irradiação operacional. A dosimetria de verificação visa acompanhar o rendimento da fonte, por isso o número de pontos amostrados pode ser menor. 3

4 A grandeza de medição do padrão de referência é o kerma no ar e a partir do kerma no ar são derivadas todas as demais grandezas operacionais de radioproteção. Os valores da taxa de kerma no ar, K ar (d), são calculados pelas seguintes expressões, conforme o tipo de fonte de radiação utilizada: Onde: K o é a taxa de kerma no ar a 1 metro; d é a distância em metros; e K o Kar (d)= b (1) d b é o parâmetro de ajuste da curva de potência y = a x b, que é próximo do valor -2. A fórmula utilizada na determinação do VVC para diversas distâncias parte de uma curva de potência com valor de b próximo a 2, como previsto pela da lei do inverso do quadrado da distância Medições e Tratamento de Dados Futuramente deverão ser realizadas as dosimetrias dos campos gerados pelas sete fontes contidas no Buchler OB34 e os respectivos tratamentos dos dados. Na dosimetria para comissionamento da fonte de radiação, as medidas devem ser realizadas a partir de 0,50 m com acréscimos de 0,50 m até a distância de aproximadamente 3,0 m para cada uma das fontes estudadas. A câmara de ionização deverá ser posicionada no plano horizontal que passa pelos centros geométrico da fonte. A leitura média é obtida por meio da razão entre a leitura de referência e o tempo. Essa leitura média foi corrigida para temperatura e pressão de referência. Figura 3. Câmara de Ionização posicionada para dosimetria das fontes do Buchler OB RESULTADOS O proporcional foi posicionado a uma distância de 1 metro do irradiador JL Shepherd 81-14D, e ajustado seu centro geométrico coincidente com o feixe de radiação, utilizando um conjunto de laser para posicionamento. Diferentes filtros de radiação foram posicionados para atenuar o feixe devido à 4

5 necessidade de medição dentro da faixa de taxa de equivalente de dose ambiente detectável pelo proporcional. O proporcional tem exatidão de ± 5% para 137 Cs, e background de 400 nsv/h. Tabela 1. Valores medidos com o Detector Proporcional TRADOS em H*(10) Filtros Média (msv/h) Desvio padrão Repetitividade F1 1, , ±0,24 F1+F2 0, ,00059 ±0,30 F1+F2+F3 0, ,0003 ±0,55 F1+F2+F3+F4 0, ,00022 ±0,72 Tabela 2. Comparação dos valores obtidos com a Câmara Padrão do LNMRI e o Detector Proporcional em H*(10). N de Filtros Padrão (msv/h) Proporcional (msv/h) D (%) F1 1,89 1, ,921 F1+F2 0, , ,501 F1+F2+F3+F4 0, , ,255 Os resultados foram avaliados pela diferença percentual D % utilizando a metodologia recomendada na ISO/IEC A diferença percentual é calculada pela equação: Onde: V Pr é a leitura obtida pelo detector proporcional; V ca é a leitura obtida pela câmara de ionização padrão. (2) 7. CONCLUSÃO A sala de calibração não é a mais adequada para medidas de baixa taxa de dose, pois seu background é da ordem de 0,4 µsv/h, dado levantado a 1m do Buchler, porém mesmo assim é possível 5

6 se trabalhar com as fontes de maior intensidade. Além disso, no futuro há a possibilidade do irradiador ser instalado em outra sala. Posteriormente, o estudo da radiação espalhada na sala e o background deverão ser mais trabalhados. Após isto, poderemos dar prosseguimento ao programa estabelecido sendo: a dosimetria, tratamento dos dados, os ensaios pilotos de calibração, desenvolvimento de procedimentos e determinação das incertezas. 8. REFERÊNCIAS 1. N323:- Radiation Protection Instrumentation Test and Calibration, 1978, ANSI, EUA. 2. Botter-Jensen, L. and Nielsen, S.P., A Multi-Laboratory Testing of Calibration Methods for Environmental Dose Rate Meters, 1985, Riso Report M Botter-Jensen, L. and Jensen P.H.; Determination of Scattered Gamma Radiation in the Calibration of environmental Dose Rate Meters, Radiaton Protection Dosimetry, 1992, 42, no. 4, pp Cabral, T.S., Carlos, M.T. and Ramos, M.M.O.; Expansão da faixa de taxas de dose para a calibração de instrumentos de medir radiação no LNMRI, 2009, V Congresso Brasileiro de Metrologia, Bahia, Brasil. 5. ISO , X and Gama Reference Radiations for Calibration Dosemeters and Doserate meter and for Determining their Response as a Function of Photon Energy- Part1, 1996, Radiation Characteristics and Production Methods. 6. ISO , X and Gamma Reference Radiation for Calibrating dosemeters and doserate meters and for determining their response as a function of photon energy Part 2, 1997, Dosimetry for Radiation Protection over the Energy Ranges 8 kev to 1.3 MeV and 4 MeV to 9 MeV. 7. ISO , X and Gama Reference Radiations for Calibration Dosimeters and Doserate meter and for Determining their Response as a Function of Photon Energy- Part 3, 1996, Calibration of Area Measurement of their response as a function of energy an angle of incidence. 8. Olsher, R.H., Frymire, A. and Gregoire, T., An Environmental-Level, Real-Time, Pulsed Photon Dosemiter, 2005, Radiaton Protection Dosimetry, 113, no 1, pp Spiers, F.W., Gibson, J.A.B. and Thompson, I.M.G., A Guide to the Measurement of Environmental Gamma-Ray Dose Rate, 1981, British Committee on Radiation Units and Measurements, Volume Wissimann F.; Variation Observed in Environmental radiation at Ground Level, 2005, Radiaton Protection Dosimetry. 6

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