O desenvolvimento e calibração de um sistema dosimétrico de rotina baseado no fotodiodo comercial e de baixo custo (SFH 206) é apresentado neste trabalho. A sonda dosimétrica foi projetada para operar sem tensão de polarização no modo de corrente direta. As radiações foram realizadas no irradiador Panorâmico de Cobalto-60 no intervalo de taxas de dose de 8,1 Gy/h a 125 Gy/h. As fotocorrentes geradas no diodo, para cada taxa de dose, foram registradas utilizando um eletrômetro digital e foram armazenadas durante todo o tempo de exposição. A resposta em corrente do diodo foi medida em função do tempo de exposição em intervalos de 1 Gy até 200 Gy para doses acumuladas de até 15 kGy. Neste intervalo, a resposta em dose do diodo, em função da carga gerada pela dose, foi linear com coeficiente de correlação melhor que 0,998. Estes resultados foram comparados com os obtidos com filmes Gafchromic frequentemente utilizados em dosimetria de rotina. Para monitorar possíveis danos de radiação gama produzidos no diodo, as sensibilidades em corrente e em carga foram medidas em função da dose absorvida. Para doses até 15 kGy, não foi observado qualquer dano de radiação o que confirma a boa reprodutibilidade de resposta do diodo, melhor do que 3 %. Finalmente, devido aos pequenos erros experimentais ( 5% ) e boa resolução espacial do diodo, foi possível medir a dose de trânsito devida ao movimento da fonte radioativa de Cobalto-60 bem como a distribuição da taxa de dose no Irradiador Panorâmico. / The development and calibration of a routine dosimetry system based on commercial, low cost photodiode (SFH 206) are presented in this work. The dosimeter probe was designed to operate unbiased in the direct current mode. The radiations were performed with Cobalt-60 Panoramic Irradiator facility in the dose-rate range of 8.1 Gy/h - 125 Gy/h. The photocurrents generated in the device, in each dose-rate, were registered with a digital electrometer and stored during the exposure time. The current response of the diode was measured as a function of the time in steps from 1 Gy up to 200 Gy with accumulated dose up to 15 kGy. In this range, the dose-response of the diode, given by the charge as function of dose, was linear with correlation coefficient better than 0.998. These results were compared with those obtained using Gafchromic film dosimetry often used in routine. To monitor possible gamma radiation effects produced on the diode, the current and charge sensitivities were measured as a function of the absorbed dose. For doses up to 15 kGy, it was not observed any radiation damage what confirms the reproducibility of the diode response better than 3 %. Finally, due to the small experimental errors ( 5% ) and good spatial resolution of the diode it was possible to measure the transit dose due to the movement of the Cobalt-60 radioactive source as well the dose-rate mapping in the Panoramic Irradiator.

O Irradiador Multipropósito de Cobalto-60 é uma unidade construída no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, órgão da Comissão Nacional de Energia Nuclear. Esta instalação utiliza dos efeitos que a radiação gama produz ao interagir com um meio material e suas consequências. A radiação gama emitida pelo radioisótopo cobalto-60 é ionizante, com elevado poder de penetração, que ao interagir com os produtos, inclusive no interior de suas embalagens, transfere sua energia por meio de colisões aos elétrons dos átomos que constituem os produtos. Ao mesmo tempo que este processo de ionização é desejável em função de suas características deletérias aos microrganismos, a exposição indiscriminada às radiações ionizantes pelo ser humano ou animais apresentará danos e em doses elevadas poderão levar a morte. Diante destas circunstâncias, para garantir a segurança, os equipamentos utilizados para irradiação são construídos e operados sob normas rígidas de construção e operação. O sistema de segurança do Irradiador, constituído por um gerenciamento eletrônico de intertravamento de portas e exposição das fontes radioativas, é feito simultaneamente por um controlador lógico programável (CLP) e uma lógica de relés. Todas as informações, obtidas através das entrada e saídas do Irradiador, são monitoradas pelo sistema de segurança e enviadas para um computador com um programa supervisório. O propósito do trabalho foi a construção de uma Unidade Autônoma de Monitoramento, Sinalização e Registro para o Sistema de Segurança do Irradiador Multipropósito de Cobalto-60. O desenvolvimento deste equipamento permitiu o monitoramento e registro de eventos, até mesmo de tempos muito curtos, não detectáveis pelo CLP. Cada evento foi registrado em um cartão de memória, de forma a permitir que estes eventos possam ser posteriormente analisados em qualquer computador, mantendo todo e qualquer histórico de ocorrências. Este é um equipamento de monitoramento totalmente independente, não interferindo no funcionamento do sistema atual já homologado. / The Cobalto-60 Multipurpose Irradiator is a unit built at the Nuclear and Energy Research Institute, an agency of the National Nuclear Energy Commission. This installation uses the effects that gamma radiation produces when interacting with a material medium and its consequences. The gamma radiation emitted by the cobalt-60 radioisotope is ionizing, with high penetration power, which when interacting with the products, even inside its packages, transfers its energy by means of collisions to the electrons of the atoms that make up the products. At the same time as this ionization process is desirable because of its deleterious characteristics to the microorganisms, indiscriminate exposure to ionizing radiation by humans or animals will present damages and in high doses could lead to death. In view of these circumstances, to ensure safety, the equipment used for irradiation is constructed and operated under strict construction and operation standards. The safety system of the Irradiator, consisting of an electronic management of door interlocking and exposure of the radioactive sources, is made simultaneously by a programmable logic controller (PLC) and a relay logic. All information, obtained through the inputs and outputs of the Irradiator, is monitored by the security system and sent to a computer with a supervisory program. The purpose of the work was the construction of an Autonomous Monitoring, Signaling and Registration Unit for the Cobalto-60 Multipurpose Irradiance Safety System. The development of this equipment allowed the monitoring and recording of events, even of very short times, not detectable by the CLP. Each event has been recorded on a memory card, so that these events can be later analyzed on any computer, maintaining any history of occurrences. This is a fully independent monitoring equipment, not interfering with the operation of the current system already approved.

O desenvolvimento e calibração de um sistema dosimétrico de rotina baseado no fotodiodo comercial e de baixo custo (SFH 206) é apresentado neste trabalho. A sonda dosimétrica foi projetada para operar sem tensão de polarização no modo de corrente direta. As radiações foram realizadas no irradiador Panorâmico de Cobalto-60 no intervalo de taxas de dose de 8,1 Gy/h a 125 Gy/h. As fotocorrentes geradas no diodo, para cada taxa de dose, foram registradas utilizando um eletrômetro digital e foram armazenadas durante todo o tempo de exposição. A resposta em corrente do diodo foi medida em função do tempo de exposição em intervalos de 1 Gy até 200 Gy para doses acumuladas de até 15 kGy. Neste intervalo, a resposta em dose do diodo, em função da carga gerada pela dose, foi linear com coeficiente de correlação melhor que 0,998. Estes resultados foram comparados com os obtidos com filmes Gafchromic frequentemente utilizados em dosimetria de rotina. Para monitorar possíveis danos de radiação gama produzidos no diodo, as sensibilidades em corrente e em carga foram medidas em função da dose absorvida. Para doses até 15 kGy, não foi observado qualquer dano de radiação o que confirma a boa reprodutibilidade de resposta do diodo, melhor do que 3 %. Finalmente, devido aos pequenos erros experimentais ( 5% ) e boa resolução espacial do diodo, foi possível medir a dose de trânsito devida ao movimento da fonte radioativa de Cobalto-60 bem como a distribuição da taxa de dose no Irradiador Panorâmico. / The development and calibration of a routine dosimetry system based on commercial, low cost photodiode (SFH 206) are presented in this work. The dosimeter probe was designed to operate unbiased in the direct current mode. The radiations were performed with Cobalt-60 Panoramic Irradiator facility in the dose-rate range of 8.1 Gy/h - 125 Gy/h. The photocurrents generated in the device, in each dose-rate, were registered with a digital electrometer and stored during the exposure time. The current response of the diode was measured as a function of the time in steps from 1 Gy up to 200 Gy with accumulated dose up to 15 kGy. In this range, the dose-response of the diode, given by the charge as function of dose, was linear with correlation coefficient better than 0.998. These results were compared with those obtained using Gafchromic film dosimetry often used in routine. To monitor possible gamma radiation effects produced on the diode, the current and charge sensitivities were measured as a function of the absorbed dose. For doses up to 15 kGy, it was not observed any radiation damage what confirms the reproducibility of the diode response better than 3 %. Finally, due to the small experimental errors ( 5% ) and good spatial resolution of the diode it was possible to measure the transit dose due to the movement of the Cobalt-60 radioactive source as well the dose-rate mapping in the Panoramic Irradiator.

Intensity-modulated radiation therapy (IMRT) is an advanced mode of high- precision radiation therapy that utilizes computer-controlled x-ray accelerators to deliver precise radiation doses to malignant tumors. The radiation dose is designed to conform to the three-dimensional (3-D) shape of a tumor by modulating the intensity of the radiation beam to focus a higher radiation dose to the tumor while minimizing radiation exposure to surrounding normal tissue. One form of IMRT is known as tomotherapy. Tomotherapy achieves dose conformity to a tumor by modulating the intensity of a fan beam of radiation as the source revolves about a patient. Current available tomotherapy machines use x-ray linear accelerators (linacs) as a source of radiation. However, since linacs are technologically complex, the world- wide use of linac-based tomotherapy is limited. This thesis involves an investigation of Cobalt 60 (Co-60) based tomotherapy. The inherent simplicity of Co-60 has the potential to extend the availability of this technique to clinics throughout the world. The goal of this thesis is to generate two-dimensional (2-D) Co-60 tomotherapy con- formal dose distributions with a computer program and experimentally validate them on ¯lm using a ¯rst generation bench-top tomotherapy apparatus. The bench-top apparatus consists of a rotation-translation stage that can mimic a 2-D tomotherapy delivery by translating the phantom across a thin, "pencil- like" photon beam from various beam orientations. In this thesis, several random and clinical patterns are planned using an in-house inverse treatment planning system and are delivered on ¯lm using the tomotherapy technique. The delivered dose plans are compared with the simulated plans using the gamma dose comparison method. The results show a reasonably good agreement between the plans and the measurements, suggesting that Co-60 tomotherapy is indeed capable of providing state-of-the-art conformal dose delivery. / Thesis (Master, Physics, Engineering Physics and Astronomy) -- Queen's University, 2008-04-25 02:20:56.102 / Canadian Institutes of Health Research (CIHR) and the ORDCF’s Ontario Consortium for Image-guided Therapy and Surgery.

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