DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE

Transcrição

1 Disciplina:006. Instrumentação-Nuclear-II DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE Mariano Gazineu David Programa Nacional de Formação em Radioterapia

2 BASES DADOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE Descrita por H. Fricke e J. Hart em 1927; Método químico de determinação da dose absorvida na água (D w ), de forma primária; Irradiação de uma solução padrão de sulfato ferroso (íons Fe +2 ), denominada solução Fricke; Baseia-se na conversão de Fe +2 para Fe +3 através dos produtos da radiólise da água: H 2 O 2 H OH HO 2

3 BASES DADOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE Empregada p/ feixes de fótons e de elétrons na determinação de doses na faixa de 5 a 400 Gy; Pode ser alcançada uma precisão de 0,1 % (1σ); Trabalhos nos lab. PTB, NPL, METAS, NRC-IRS, dentre outros; Trabalhos recentes: uso como padrão primário p/ D w p/ feixes de elétrons (METAS) e fontes de braquiterapia HDR (Ir-192) (NRC e LCR); aplicações como dosímetro secundário.

4 PREPARO DA SOLUÇÃO FRICKE A solução Fricke padrão é preparada de modo a resultar numa solução de sultafo ferroso 1 mm, ácido sulfúrico 0,4 M e cloreto de sódio 1 mm; Cuidados na preparação da solução Fricke: 1. Qualidade da água; 2. Qualidade dos reagentes; 3. Técnicas para evitar a ação de contaminantes; Solução exige a escolha de um recipiente adequado para irradiação.

5 TÉCNICAS EMPREGADAS Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke Balança analítica Água MilliQ Cabine de fluxo laminar horizontal para ambiente isento de poeira e outros contaminantes, com solução Fricke no dispensador.

6 TÉCNICAS EMPREGADAS Cuidados no preparo e manuseio da solução Fricke Pré-irradiação da mistura água + ácido; Minimização de transferências; Secagem e aspiração. Aumento de íons Fe +3 é melhor determinado por espectrofotometria: diferença de densidade óptica entre solução não irradiada (branco) e solução irradiada.

7 ESPECTROFOTOMETRIA Aumento dos íons férricos determinado por espectrofotometria na faixa do ultravioleta de 304 nm. feixe de luz monocromático detector absorbância

8 ESPECTROFOTOMETRIA Resposta do espectrofotômetro controlada por filtros padrão de absorbância: Limpeza da cubeta conferida através da absorbância da água.

9 CÁLCULO DE D W D F = ΔOD: diferença de densidade óptica entre solução não irradiada e solução irradiada (diferença de absorbância); G(Fe+3) : rendimento químico da conversão de Fe +2 em Fe +3 para a energia da radiação; ρ: densidade da solução; OD G(Fe +3 ) ρ ε L ε: coeficiente de extinção molar do íons Fe +3 a 304 nm; L: comprimento do caminho óptico (cubeta). D w = D F f F,w k wall

10 RENDIMENTO QUÍMICO O rendimento químico, G(Fe +3 ), apresenta acentuada dependência energética para feixes de fótons em baixas energias:

11 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA TÉCNICA Desvantagens: Instabilidade nas medidas em função das diversas instâncias de contaminação e interferências; Uso de altas doses; Necessidade de proximidade entre o local da irradiação e o laboratório de Fricke. Vantagens: Baixo custo do preparo da solução; Solução Fricke é ~98 % de água: D F ~ D w.

12 APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR Projeto do LCR/UERJ para padronização primária em termos de D w para fontes 192 Ir HDR a 1 cm:

13 APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR Motivação p/ o projeto do LCR/UERJ para HDR:

14 APLICAÇÃO EM BRAQUITERAPIA HDR Desenvolvimento de um padrão de dose absorvida na água desde, pelo menos, 2008; Busca de um suporte para solução capaz de viabilizar a determinação de D w :

15 COLABORAÇÃO COM NRC CANADÁ Medidas de D w no NRC Canadá usando os métodos de preparação da solução e de limpeza dos materiais e o frasco de irradiação do LCR; D w (NRC)/D w (LCR) = 1,011 (u c = 1,7 %; k=1); Determinação de G(Fe +3 ) p/ Ir-192:

16 G(Fe+3) ( mol/j) COLABORAÇÃO COM NRC CANADÁ Determinação de G(Fe +3 ) p/ Ir-192: G(Fe+3) p/ Ir-192 (0.380 MeV) = mol/j Equation y = a + b*x Adj. R-Squar Value Standard Err C Intercept C Slope kv 250 kv Co kv Energia (MeV) G(Fe +3 ) =1,555 ± 0,015 μmol/j Valor obtido p/ 192 Ir é 2,1 % inferior ao obtido pelo NRC com mesma metodologia;

17 APLICAÇÕES FRICKE Feixes de elétrons; Determinação experimental de k Q,Q0 ionização tipo dedal para radioterapia; de câmaras de Comparação com calorimetria; Feixes de raios-x de baixa energia; Feixes empregados na irradiação de alimentos e de sangue.

18 REFERÊNCIAS FRICKE 1. ICRU Report 80. Dosimetry Systems for Use in Radiation Processing. Vol. 8 Nº 2 (2008). 2. Olszanski, A; Klassen, N.; Ross, C. and Shortt, R. The IRS Fricke Dosimetry System. PIRS-0815 NRC (2002). 3. El Gamal, I.; Cojocaru, C.; Mainegra-Hing, E and McEwen, M. The Fricke dosimeter as na absorbed dose to water primary standard for Ir-192 brachytherapy. Phys. Med. Biol. 60 (2015) dealmeida, C. E.; Ochoa, R.; Lima, M.; David, M.; Pires, E.; Peixoto, J. G.; Salata, C. and Bernal, M. A Feasibility Study of Fricke Dosimetry as an Absorbed Dose to Water Standard for 192Ir HDR Sources. PloS ONE 9 (12) (2014). 5. Klassen, N., Shortt, K., Seuntjens, J. and Ross, C. Fricke dosimetry: the difference between G(Fe+3) for 60Co γ-rays and high-energy x-rays. Phys. Med. Biol. 44 (1999)

19 Mariano Gazineu David Químico LCR/UERJ