DOSIMETRIA: TERMOLUMINESCENTE E OPTICAMENTE ESTIMULADA. Francielle Sezotzki, Natacha Enoki Maurício Lagatta, Renan Cordeiro

Documentos relacionados
ELABORAÇÃO DE UM PROTOCOLO PARA CALIBRAÇÃO DE DOSÍMETROS TERMOLUMINESCENTES DE SULFATO DE CÁLCIO (CaSO 4 :Dy) 1

DOSÍMETROS 1. FILMES FOTOGRÁFICOS

Estudo da Aplicação da Dosimetria OSL em Altas Doses Utilizando os Dosímetros CaF :Dy e 2

Dosimetria Termoluminescente

Dosimetria e Proteção Radiológica

Disc. Scientia. Série: Ciências Naturais e Tecnológicas, S. Maria, v. 12, n. 1, p ,

DETECTORES DE RADIAÇÃO

Caracterização de dosímetros de Al 2 O 3 :C para dosimetria de fótons utilizando a técnica OSL

Comparison of luminescence and optically stimulated luminescence response of BeO samples in standard conventional diagnostic radiology beams

ANÁLISE DA LUMINESCÊNCIA OPTICAMENTE ESTIMULADA (LOE) DO FELSDSPATO

Caracterização de dosímetros de Al2O3:C para dosimetria de fótons utilizando a técnica OSL

INVESTIGAÇÃO DAS PROPRIEDADES TERMOLUMINESCENTES DO ALUMINATO DE LANTÂNIO (LaAlO 3 ) DOPADO COM CARBONO PARA APLICAÇÃO EM DOSIMETRIA DAS RADIAÇÕES

UNIDADE DE LIMPEZA ÓPTICA PARA DETECTORES CERÂMICOS α Al 2 O 3

Capítulo 11 Fundamentos de Dosimetria

NOVO MÉTODO DE DATAÇÃO POR TERMOLUMINESCÊNCIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares Departamento de Engenharia Nuclear

Acadêmica do Curso de Física Médica - UNIFRA Físico do setor de radioterapia São Vicente - Passo Fundo, RS.

CAPÍTULO 41 HALLIDAY, RESNICK. 8ª EDIÇÃO

Análise das Propriedades Termoluminescentes e Exoeletrônicas de Dosímetros de CaSO 4 :Eu com Adição de Prata

AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

DETECTORES DE RADIAÇÃO

Estudo da luminesce ncia opticamente estimulada em BeO e CaF 2

Sólidos. Sólidos Cristalinos

Aplicações de Semicondutores em Medicina

CARACTERIZAÇÃO DOSIMÉTRICA DE AMOSTRAS DE BeO EM FEIXES DE RADIAÇÃO ALFA, BETA E X POR TÉCNICAS LUMINESCENTES

IMPLEMENTAÇÃO DAS GRANDEZAS DOSIMÉTRICAS NO BRASIL. Yvone M. Mascarenhas

Avaliação de dosímetros termoluminescentes para uso em radioterapia com fótons de alta energia

Serviço de Monitoração Individual Externa SMIE METROBRAS

Metodologia para caracterização de dosímetros termoluminescentes (TLD-100) para dosimetria em radioterapia.

TERMOLUMINESCÊNCIA UV E PROPRIEDADES FLUORESCENTES DE AL 2 O 3 DOPADO COM Nd 3+ E Mg 2+

Nome: Jeremias Christian Honorato Costa Disciplina: Materiais para Engenharia

CARACTERIZAÇÃO DE UM SISTEMA DOSIMÉTRICO BASEADO NA TÉCNICA DE LUMINESCÊNCIA OPTICAMENTE ESTIMULADA PARA USO EM DOSIMETRIA IN VIVO EM RADIOTERAPIA.

Aplicações de Semicondutores em Medicina

Dosimetria usando Luminescência Opticamente Estimulada: aplicações, propriedades físicas e caracterização de materiais dosimétricos.

Portaria 453/98 e Proteção Radiológica

Metodologia para caracterização de dosímetros termoluminescentes (TLD-100) para dosimetria em radioterapia.

PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE DOSÍMETROS À BASE DE MAGNÉSIO

COM CARBONO PARA APLICAÇÕES EM DOSIMETRIA DAS RADIAÇÕES X, GAMA E UV

Estudo da reprodutibilidade e calibração dos TLD 600, TLD 700 e TLD 400

Universidade de São Paulo Instituto de Física. Raphael Henrique de Carvalho Alves. Orientador: Profa. Dra. Elisabeth Mateus Yoshimura

Avaliação de dose absorvida em exame fluoroscópico pediátrico utilizando detectores TL e OSL

Física das Radiações & Radioatividade. Tecnologia em Medicina Nuclear Prof. Leonardo

COM ÍONS TRIVALENTES OPTICAMENTE ATIVOS, PARA APLICAÇÃO EM DOSIMETRIA DAS RADIAÇÕES GAMA E UV

PRODUÇÃO DE DOSÍMETROS TERMOLUMINESCENTES À BASE DE MgB 4 O 7 : Dy e MgB 4 O 7 :Tm

Caracterização dosimétrica do BeO para calibração de aplicadores clínicos de betaterapia

Cap. 41 -Condução de eletricidade em sólidos

SEMICONDUTORES. Condução Eletrônica

Detectores de Radiação. Tecnologia em Medicina Nuclear Prof. Leonardo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR

PMT3131 Química dos Materiais Aplicadas a Engenharia Elétrica SEMICONDUTORES

CARACTERIZAÇÃO DE SISTEMA DOSIMÉTRICO DE LUMINESCÊNCIA OPTICAMENTE ESTIMULADA (OSL) PARA DOSES LIBERADAS NA COBALTOTERAPIA. Lucas Oliva de Sousa

Dosimetria é o processo de determinação da dose resultante de uma irradiação

Capítulo 2 Diodos para Microondas

Capítulo 12. Catodoluminescência. Ruth Hinrichs 1,2*, Carla Cristine Porcher 1,3. Instituto de Geociências, UFRGS

DIODOS SEMICONDUTORES

CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS

Aula 7: Cristais 0,0,1 1/2,1/2,1/2 0,0,0 0,1/2,0 0,1,0 1/2,1/2,0 1,0,0. Aula 7 - Profa. Adélia

PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE CaSO 4 :Tb,Ag PARA FINS DOSIMÉTRICOS

Aprimoramento de rotas e produção de dosímetros à base de CaSO 4 com dopagens não usuais

CARACTERIZAÇÃO DOSIMÉTRICA DO FLUORETO DE CÁLCIO DOPADO COM TÚLIO PRODUZIDO POR COMBUSTÃO

ESTUDO POR ESPECTROSCOPIA RPE DO EFEITO DAS ALTAS DOSES DE RADIAÇÃO GAMA NO SINAL TERMOLUMINESCENTE DO LiF:Mg,Cu,P

Física dos Semicondutores

SISTEMAS ÓPTICOS. Atenuação e Dispersão

PMT Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia 2º semestre de 2005

UTILIZANDO SIMULADOR DE ÁGUA SÓLIDA PARA APLICAÇÃO NA DOSIMETRIA DE FEIXES CLÍNICOS DE ELÉTRONS (6 MEV)

Estimativa da incerteza utilizando tecnicas de termoluminescência

ANÁLISE TERMOLUMINESCENTE E EXOELETRÔNICA DE DOSÍMETROS À BASE DE CASO 4 THERMOLUMINESCENCE AND EXOELECTRONIC EMISSION OF DOSIMETERS BASED ON CASO 4

Produção e caracterização de compostos à base de MgB 4 O 7 para aplicação em dosimetria

Estudo da Resposta de Cristais de Quartzo Natural para Dosimetria Termoluminescente

Álvaro Barbosa de Carvalho Júnior

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DOS DETECTORES TERMOLUMINESCENTES DE CaSO 4 :Dy E LiF:Mg,Ti NA DOSIMETRIA DE FEIXES CLÍNICOS DE ELÉTRONS

OPTIMIZAÇÃO DA METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DE DOSES DE CORPO INTEIRO EM DOSIMETRIA INDIVIDUAL DE RADIAÇÃO EXTERNA

Análise de alimentos II Introdução aos Métodos Espectrométricos

SCIENTIA PLENA VOL. 4, NUM

AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

CAPÍTULO V MATERIAIS SEMICONDUTORES

Energia É definida como tudo aquilo capaz de realizar ou produzir trabalho. Ela existe em diversas modalidades sob várias formas:

Exposição Ocupacional

Propriedades elétricas em Materiais

CARACTERIZAÇÃO DE DOSE EM CAMPO MISTO DE RADIAÇÃO UTILIZANDO DOSÍMETROS TERMOLUMINESCENTES NA INSTALAÇÃO PARA ESTUDOS EM BNCT

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES Autarquia associada à Universidade de São Paulo

Introdução Diodo dispositivo semicondutor de dois terminais com resposta V-I (tensão/corrente) não linear (dependente da polaridade!

FICHA DE DISCIPLINA. UNIDADE ACADÊMICA: Instituto de Física PRÉ-REQUISITOS: CÓ-REQUISITOS: OBJETIVOS

AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares Departamento de Engenharia Nuclear

ESTABELECIMENTO DE UM MÉTODO DOSIMÉTRICO PARA AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO À RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA

Espectrometria de emissão atômica

Materiais Semicondutores

IMPLEMENTAÇÃO DE UMA ANÁLISE COMPUTADORIZADA DA CURVA DE EMISSÃO TERMOLUMINESCENTE E APLICAÇÃO EM DOSIMETRIA CLÍNICA

Lista de Exercícios Química Geral I Licenciatura em Química Prof. Udo Sinks

Laser. Emissão Estimulada

Create PDF with GO2PDF for free, if you wish to remove this line, click here to buy Virtual PDF Printer

Universidade Federal do Paraná

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Diodo de Junção 1 Cap. 3 Sedra/Smith Cap. 1 Boylestad

COMPARAÇÃO ENTRE MEDIÇÕES (TL E LOE) NUMA SIMULAÇÃO DE OPERAÇÃO DE CALIBRAÇÃO DE APLICADORES CLÍNICOS

ESTUDO DAS PROPRIEDADES DOSIMÉTRICAS DE AREIA PROVENIENTE DE DESCALVADO

Transcrição:

DOSIMETRIA: TERMOLUMINESCENTE E OPTICAMENTE ESTIMULADA Francielle Sezotzki, Natacha Enoki Maurício Lagatta, Renan Cordeiro

Agenda 1. Dosimetria Termoluminescente 2. Dosimetria Opticamente Estimulada 3. Referências Bibliográficas

Dosimetria Termoluminescente

Termoluminescência Tipo de fosforescência com tempo de vida muito longo à temperatura ambiente Emissão de luz devido à estimulação térmica de um material que foi previamente irradiado Requer temperaturas baixas (50 a 475 C) Fenômeno explicado através do modelo de bandas para os níveis de energia dos elétrons nos sólidos Materiais termoluminescentes são, geralmente, cristais iônicos nos quais a banda de valência se encontra repleta de elétrons e a banda de condução vazia

TL e o modelo de bandas Ionização por radiação e armadilhamento de e - e buracos: Com energia suficiente, um e - da banda de valência é elevado para a de condução e migra para uma armadilha. O buraco criado também migra para uma armadilha.

TL e o modelo de bandas Liberação dos elétrons após aquecimento e emissão de luz: Recebendo energia suficiente, o elétron entra na banda de condução e migra para a armadilha de buraco, voltando a banda de valência. Essa desexcitação resulta em emissão de luz.

TL e o modelo de bandas Material exposto à radiação ionizante Produção de pares de elétrons e buracos Recombinação em estados na banda proibida armadilhamento Aquecimento Elétrons e buracos, conforme a armadilha, absorvem energia térmica Elétrons migram para a banda de condução e buracos para a de valência Elétrons e buracos se movimentam livremente pelo cristal Recombinação Emissão de luz

Termoluminescência na dosimetria Material com alta concentração de armadilhas (materiais com impureza) a fim de capturar quantidade significativa de elétrons e buracos A quantidade de pares elétron-buraco capturados é proporcional a luz emitida A quantidade de luz é proporcional à dose absorvida pelo material DOSÍMETRO

Dosímetro Termoluminescente Resposta linear para um amplo intervalo de doses Resposta preferencialmente pouco dependente da energia dos fótons Sensibilidade mesmo para doses muito pequenas Resposta estável, mesmo sob condições climáticas desfavoráveis Boa reprodutibilidade, mesmo para pequenas doses Curva de emissão TL simples Naturalmente, nenhum material reúne todas as características necessárias combinações e dopagem

Escolha do material TL A escolha depende do tipo de radiação que se quer medir Materiais mais utilizados em dosimetria: CaF 2, LiF, CaSO 4, Mg 2 SiO 4, BeO, Li 2 B 4 O 7 Com exceção do LiF que já apresenta impurezas e defeitos intrínsecos, vários desses materiais são dopados para que sejam criados níveis de impureza adequados CaSO 4 :Dy CaSO 4 :Mn

Escolha do material TL Quando se deseja maior sensibilidade as impurezas deverão ser rasas (CaSO 4, por exemplo, com sensibilidade a partir de 0,2 mgy) Desvantagem: instabilidade dos elétrons, que escapam em grande número mesmo em temperatura ambiente Para medição por períodos mais prolongados o material deve ter níveis de impureza mais profundos (LiF, por exemplo, com sensibilidade a partir de 100 mgy) Desvantagem: perda de sensibilidade

Fluoreto de Lítio - LiF Sólido cristalino iônico Íons positivos e negativos estão alternadamente dispostos em uma rede cúbica de face centrada.

Fluoreto de Lítio - LiF Mais difundido para fins de dosimetria TL Mais comumente usado em radioterapia + Pouca dependência com o tipo de radiação + Grau de desvanecimento desprezível à temperatura ambiente + Número atômico efetivo muito próximo do tecido vivo permite que o valor da dose absorvida nesse material seja muito próximo do valor estimado para tecido vivo. + Falta de sensibilidade à luz + Resistência química e mecânica

Fluoreto de Lítio - LiF + Produzido em diferentes versões e formatos (pastilhas, pós) + Alta sensibilidade num amplo intervalo de dose + Relativamente baratos ± Presença de diversos picos de intensidade luminosa, mas o pico dosimétrico aparece à 200 C - Leituras não são imediatas - Sensibilidade à umidade

Sulfeto de Cálcio CaSO 4 Elevada dependência com o tipo de radiação Baixo desvanecimento da dose Número atômico efetivo bem diferente do corpo humano Alta sensibilidade à luz Baixo custo Alta sensibilidade à fótons e nêutrons Forte dependência energética para fótons de baixa energia

Leitura de Dosímetros TL Para realizar à leitura do dosímetro, o sistema esquematizado ao lado deve permanecer isolado de luz. O dosímetro é então aquecido gradualmente e, à medida que a temperatura aumenta, elétrons capturados são re-excitados, emitindo luz.

Leitura de Dosímetros TL Estabelece-se uma curva da intensidade da termoluminescência com a temperatura. A área sob a curva é diretamente proporcional ao número de fótons emitidos, ou seja, a dose absorvida no dosímetro. Ao se atingir a temperatura máxima para o material, todos os elétrons armadilhados já retornaram a banda de valência e o material está pronto para ser utilizado novamente.

Curva de emissão do LiF Curva de emissão do LiF obtida 7 dias após irradiação com raio X para 20, 6 e 4 mas. A leitura foi feita com aquecimento de 5 C/S até 300 C.

Vantagens e Limitações de Dosímetros TL

Agenda 1. Dosimetria Termoluminescente 2. Dosimetria Opticamente Estimulada 3. Referências Bibliográficas

Dosimetria Opticamente Estimulada

Introdução A propriedade dosimétrica dos materiais é atribuída às imperfeições presentes nas amostras, isto é, aos defeitos gerados na rede cristalina por impurezas (átomos diferentes aos da rede cristalina) ou por átomos em posições diferentes daquelas que normalmente ocupam A radiação ionizante produz uma perturbação na distribuição de cargas do material, por isto acredita-se que ela interaja com defeitos que dependem de cargas Em uma rede cristalina podem ocorrer vários tipos de imperfeições Defeitos Intrínsecos envolvem apenas as espécies químicas constituintes do material Defeitos Extrínsecos envolvem espécies químicas diferentes dos constituintes do material (impurezas)

Defeitos Exemplos de imperfeições simples são os defeitos Schottky e os defeitos Frenkel. Schottky Frenkel Schottky - Ausência de um átomo ou íon na rede Frenkel - Átomo ou íon que se transfere de um sítio da rede para uma posição intersticial.

Bandas de Energia em Cristais a) Elétron Livre b) Oscilador Harmônico Simples c) Poço Potencial d) Série de Poços Potenciais. Semelhante aos níveis de energia de um cristal: Bandas de energia separadas por lacunas ou bandas proibidas

Técnica OSL Processo físico semelhante à TL Estímulo utilizado para liberar os elétrons armadilhados é a radiação luminosa O comprimento de onda da luz emitida é geralmente menor que daquele utilizado para o estímulo Energia do fóton emitido corresponde à recombinação elétron-lacuna, e resulta de energia armazenada anteriormente pela interação com a radiação

Instrumentação

Formas de estimulação luminosa OSL por onda contínua OSL por modulação linear OSL pulsada

Estágios OSL a)a) Excitação do detector OSL por radiação ionizante na criação de elétrons livres; b)b) Período de Latência concentração metaestável de elétrons e buracos capturados nos defeitos cristalinos; c)c) Estímulo do detector com Luz e recombinação dos pares elétron-buraco com emissão de luz (OSL).

Materiais OSL Al 2 O 3 :C + Utilizado para dosimetria de raios-x, gama e beta + Alta sensibilidade à radiação 40 a 60 vezes a do LiF + Boa linearidade para amplo intervalo de doses (0.1 mgy 10 Gy) + Sinal de fundo extremamente baixo durante a estimulação óptica + Elevada seção de choque de fotoionização das armadilhas

Materiais OSL + Desvanecimento do sinal menor de 5% ao ano + Podem ser reavaliados inúmeras vezes + Material reutilizável - Alta sensibilidade à luz - Elevado número atômico efetivo (~11,28)

Materiais OSL BeO + Alta sensibilidade à radiação + Boa linearidade em cerca de seis ordens de grandeza (5 mgy 5 Gy) + Baixo número atômico efetivo (~7,2) + Baixo custo

Vantagens e Limitações OSL + Procedimento totalmente óptico e não destrutível realizado à temperatura ambiente + Evita o problema do declínio da eficiência no sinal luminescente com o aumento da temperatura (conhecido com thermal quenching) + Sinal referente ao estímulo inicial é muito elevado: evita-se a degradação da amostra e o tempo de medida pode ser menor + A informação contida no dosímetro irradiado permanece durante um longo período de tempo

Vantagens e Limitações OSL + Leitura da dose pode ser realizada várias vezes, já que não é necessário o total esvaziamento das armadilhas para sua realização. + Além disso, pode-se empregar tanto em monitoração individual como ambiental. - Sensibilidade à luz - Material patenteado

Agenda 1. Dosimetria Termoluminescente 2. Dosimetria Opticamente Estimulada 3. Referências Bibliográficas

Referências Bibliográficas Dosimetria Termoluminescente VIEGAS, Claudio Castelo Branco. Dosimetria in vivo com uso de detectores semicondutores e termoluminescentes aplicada ao tratamento de câncer de cabeça e pescoço. Rio de Janeiro, 2003. 43p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Nuclear) Programa de Pós-Graduação de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2003. BARSANELLI, Cristiane. Metodologia de calibração de dosímetros termoluminescentes. Campinas, 2003. 24p. Instrumentação para o ensino Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin. Campinas, 2003. BATISTA, Bernardo José Braga. Avaliação de dosímetros termoluminescentes para uso em radioterapia com fótons de alta energia. São Paulo, 2011. 106p. Dissertação (Mestrado em Ciências) Instituto de Física da Universidade de São Paulo. São Paulo, 2011.

Referências Bibliográficas Dosimetria Opticamente Estimulada Yukihara, Eduardo G. Optically Stimulated Luminescence: fundamentals and applications. United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2011. McKeever, Stephen W.S. Optically Stimulated Luminescence Dosimetry. Amsterdam: Elsevier Science B.V., 2003.

OBRIGADO! Seminário apresentado em 27/11/2012 Física das Radiações II (4300438)