Calibração de câmaras utilizadas em radiodiagnóstico para feixes de raios-x de baixa energia.

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1 Calibração de câmaras utilizadas em radiodiagnóstico para feixes de raios-x de baixa energia. R.S. Cardoso 1, F. Bossio 1, J.G.P. Peixoto 1 1 Instituto de Radioproteção e Dosimetria-IRD ricardo@ird.gov.br Resumo: Este estudo foi desenvolvido, visando informar aos usuários, a metodologia utilizada no serviço de calibração de câmaras de ionização, do Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes LNMRI/IRD, para câmaras usadas em feixes de irradiação de baixa energia, que servem ao controle de qualidade em hospitais, clínicas e indústrias. Palavras-chave: calibração, câmara de ionização, irradiação. Abstract: The ionization chambers calibration service development study information, with methodology used in the National Laboratory of Ionizing Radiation Metrology - LNMRI / IRD, for chambers used in low energy irradiation beams, which were used to quality control in hospitals, clinics and industries. Keywords: calibration, ionization chamber, irradiation. 1. INTRODUÇÃO Para garantirmos que as medições feitas por um determinado instrumento sejam corretas é necessário conhecermos qual instrumento foi utilizado como referência, que por sua vez, também tenha sido referenciado a outro instrumento e assim sucessivamente até chegarmos ao padrão primário. Diante deste conceito chegou-se ao termo rastreabilidade que é definido como a propriedade dum resultado de medição pela qual tal resultado pode ser relacionado a uma referência através duma cadeia ininterrupta e documentada de calibrações, cada uma contribuindo para a incerteza de medição, conforme descrito pelo VIM (INMETRO-SENAI 2012). O Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes-LNMRI, localizado no Instituto de Radioproteção e Dosimetria-IRD, órgão ligado à Comissão Nacional de Energia Nuclear-CNEN, possui uma câmara de ionização de ar-livre de volume variável, modelo de câmara proposto por Frank Attix em 1957 (ATTIX, 1986) conforme descrito por PEIXOTO (1991), e que em 1966 teve como identificação o modelo 481 colocado em escala de produção pela Victoreen Instruments (CARDOSO, 2005). O projeto do novo modelo de câmara foi resultado de observações feitas anteriormente, levando-se em conta o equilíbrio de partículas carregadas e a perda eletrônica. Foram realizados vários testes, os 1

2 quais incluíram a determinação da saturação e a utilização ou não dos anéis de guarda para eliminação da instabilidade. O novo modelo da câmara de ionização de ar livre é constituído de dois cilindros telescópicos, com deslocamento independente um do outro, em um mesmo eixo longitudinal, o que possibilita a variação do volume de coleção da câmara, conforme mostra a Figura 1 (a) e (b). Figura 1: Plano esquemático da câmara de ionização de ar livre de volume variável (ATTIX, 1986) (a) na condição colapsada; (b) na condição expandida. W Janela de maylar; E Saída para o eletrômetro; A; A ; B; B e V - Volumes. Dando continuidade ao processo de implantação da câmara modelo 481 como padrão primário, o LNMRI está realizando diversas calibrações, das câmaras existentes no laboratório de radiodiagnóstico, designadas as calibrações de câmaras que servem ao controle de qualidade em hospitais, clínicas e indústrias. 1.1 Objetivo O presente trabalho tem como objetivo apresentar o processo usado para a calibração das câmaras utilizadas no laboratório de radiodiagnóstico, com tubo de raios-x de potencial de 160 kv, sendo realizado através do método de substituição. 2

3 2. MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização do estudo, foi utilizado o arranjo experimental existente na sala designada ao laboratório de radiodiagnóstico do LNMRI, no qual estavam instalados todos os equipamentos e instrumentação necessários ao estudo, sendo eles: Fonte de radiação: unidade industrial de raios X fabricada pela PANTAK, modelo HF 160 de 160 kv; Medidor de carga elétrica: eletrômetro fabricado pela KEITHLEY, modelo 6517 A, série (este equipamento mede também corrente e resistência); Fonte de alta tensão: KEITHLEY, modelo 248, série S000158, utilizada para alimentar a câmara de ionização padrão primário; Roda de filtros: equipamento no qual estão contidos os filtros utilizados para a caracterização das qualidades da radiação; As câmaras utilizadas para as medições realizadas no estudo foram, a câmara de ionização de arlivre, de volume variável, Victoreen modelo 481 e a câmara de placas paralelas, esférica, modelo 10X5-6M, série 8468, fabricada pela RADCAL, com volume coletor de 6,0 cm3 e janela de 0,7mg/cm2, de poliéster metalizado, conforme ilustradas pelas figuras 2(a) e (b). (a) (b) Figura 2: (a) câmara Victoreen modelo 481; (b) câmara RADCAL 10X5-6M. Com o objetivo de manter o controle das condições ambientais durante os experimentos, foi utilizado o termômetro digital HART SCIENTIFIC, modelo 1504, série , operando na faixa de leitura entre 0 e 100 C, com uma resolução de 0,0001 C, e o barômetro fabricado pela DRUCK, modelo DPI 141, série

4 Como metodologia para a realização do processo de calibração foi utilizado o método de substituição, que consiste na colocação da câmara padrão, no caso em estudo a câmara Victoreen 481, alinhada com seu eixo longitudinal, coincidente com o eixo central do feixe de radiação e posicionada na distância indicada, em seguida foram realizadas as diferentes irradiações da câmara, para cada uma das qualidades de referência, indicadas pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas - BIPM para as condições dos feixes de radiação de baixa energia, com a coleta dos dados feitas através do programa LABVIEW. Na sequência a câmara padrão é substituída pela câmara a ser calibrada, e todo o processo é repetido para o alinhamento, posicionamento, irradiação e coleta de dados, conforme ilustrado pela figura 3. Após a coleta, os dados são registrados numa planilha do programa EXCEL, e em seguida são tratados para emissão de um coeficiente de calibração através de um certificado. Figura 3: método de substituição para calibração de câmaras. 3. RESULTADOS A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para a calibração da câmara Radcal a partir da comparação com os resultados das medições realizadas com a câmara Victoreen 481, para a obtenção dos coeficientes de calibração para as qualidades aplicadas aos feixes de radiação de baixa energia. Tabela 1, Calibração da câmara Radcal 10x5-6M utilizando como referência a câmara Victoreen 481. Qualidades BIPM Coeficientes de calibração N k (mgy/nc) Taxa de Kerma (mgy/s) RADCAL VICTOREEN 10 kv 3,49 2,3 25 kv 4,17 2,3 30 kv 4,10 6,8 50b kv 4,34 2,9 50a kv 4,66 0,7 4

5 4. CONCLUSÕES Os valores da taxa de Kerma no ar encontrados durante a calibração e apresentados pela tabela 1, como resultados demonstraram coerência com a condição de padrão primário da câmara Victoreen modelo 481 n a determinação da grandeza de forma absoluta. No caso dos coeficientes de calibração para a câmara RADCAL, os valores estão dentro dos indicados pelo manual do fabricante, entretanto é recomendado uma nova avaliação apenas para o valor determinado para a qualidade do feixe de 10 kv. 5. REFERÊNCIAS ATTIX, F.H., 1986, Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, 1ª ed., New York, USA, Wiley & Sons Inc. CARDOSO, R S, Peixoto J G P, 2005, Teste de desempenho de um padrão primário de feixes de raios X de baixa energia, Dissertação de Mestrado, IRD/CNEN - COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil; INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE, INMETRO, Vocabulário Internacional de Metrologia: Conceitos fundamentais e gerais e termos associados VIM, 1ª ed., Duque de Caxias, RJ, Brasil, INMETRO, PEIXOTO, J.G.P., 1991, Implantação de um padrão primário da grandeza exposição para feixes de raios-x, Tese de M.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. Agradecimentos Ao D.Sc. José Guilherme Pereira Peixoto, pela sua paciência e ensino; Ao M.Sc., Francisco Bossio, pela contribuição técnica dispensada durante o desenvolvimento do estudo; À Oficina Mecânica do IRD, nas figuras de seus técnicos, Adilson Rosa e Ailson Soares, pela fabricação do suporte. 5