Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2681_1.pdf: 3519466 bytes, checksum: 11428d01461523d68d07cfe81defe647 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A técnica que utiliza detectores sólidos de traços nucleares já é utilizada na área de dosimetria das radiações em alguns países. Materiais como o vidro podem ser usados, mas a maioria utilizada no campo dosimétrico são os policarbonatos. Estes materiais são muito ricos em hidrogênio, o que permite ao SSNTD detectar nêutrons rápidos através do recuo de prótons no próprio detector, sem necessidade de conversores. A baixa reprodutibilidade de seu background tem sido a grande barreira na avaliação de baixas fluências de nêutrons rápidos com SSNTDs. Este problema pode ser resolvido de forma eficaz pela contagem dos traços coincidentes em dois detectores irradiados em contato. Depois do processamento, somente os traços produzidos pelos mesmos recuos de núcleos nas superfícies de ambos os detectores são considerados como um traço. Neste trabalho, um estudo sobre a aplicação da técnica da coincidência para detecção de nêutrons rápidos é apresentado. O material CR-39 foi investigado com o objetivo de determinar o equivalente de dose pessoal para nêutrons rápidos. Usando este método de análise, uma significante redução na contagem do background foi observada. A leitura, entretanto, precisa ser melhorada (automatizada), devido às grandes áreas necessárias para atingir um número satisfatório de traços para significância estatística dos resultados

As áreas contaminadas por NAPL (Non-Aqueous Phase-Liquids ou fase líquida não aquosa ou ainda fase livre) podem causar riscos à saúde humana e aos ecossistemas, restrições para o desenvolvimento urbano e diminuição do valor imobiliário das propriedades. Este trabalho utilizou o gás radônio como um indicador para a análise de gás subsuperficial do solo, uma vez que este gás nobre apresenta boa solubilidade em uma ampla gama de NAPL, sendo parcialmente retido na contaminação NAPL. Portanto, uma diminuição da atividade de gás radônio no solo contaminado pode ser esperada, devido à elevada capacidade de particionamento do radônio em NAPL, o que permite que o NAPL retenha uma parte do radônio anteriormente disponível nos poros do solo. O levantamento foi realizado em uma indústria abandonada, contaminada por NAPL pouco volátil, localizada na zona sudeste da cidade de São Paulo, entre junho de 2014 e maio de 2015. A concentração de radônio foi avaliada pela metodologia de detecção passiva com detectores sólidos de traços nucleares (SSNTD) tipo CR-39 em dez estações de monitoramento instaladas na área contaminada investigada e nomeadas de A até J. A média das concentrações de atividade de radônio para as oito estações de monitoramento em locais supostamente não contaminados variou de (22 ± 4) kBq.m-3 a (39 ± 4) kBq.m-3. Para as duas estações de monitoramento supostas como locais contaminados, as concentrações de radônio foram (1,4 ± 0,4) kBq.m-3 e (13 ± 9) kBq.m-3. Os resultados demonstraram que o método utilizado foi consistente com as técnicas convencionais de investigação ambiental para a maioria das estações de monitoramento em diferentes estações do ano. Resultados obtidos com CR-39 variam ao longo dos períodos de exposição, devido à sazonalidade. Não foi observada relação entre as oscilações das concentrações de atividade de radônio e o volume de chuva acumulada nos diferentes períodos de exposição dos detectores CR-39. As menores concentrações de atividade do 222Rn ocorreram nas estações de monitoramento G e H e verificou-se por espectrometria gama, que a baixa atividade não está relacionada à concentração de atividade de seu pai 226Ra na série do decaimento radioativo do 238U, reforçando a teoria de retenção do gás radônio nos locais contaminados por NAPL. Resultados da etapa de remediação comprovaram que a técnica utilizada neste trabalho foi mais eficiente que as técnicas convencionais de investigação ambiental, especialmente para as estações de monitoramento D e G na área contaminada investigada. / Contaminated sites by NAPL (Non-Aqueous Phase-Liquids) may lead to safety risks to human health and to ecosystems, restrictions to urban development and decrease of real estate value. This work used the radon gas as an indicator for the analysis of subsurface soil gas, once this noble gas presents good solubility in a wide range of NAPL, being partially retained in the NAPL contamination. Therefore, a decrease of the activity of radon in the contaminated soil gas can be expected, due to the high capacity of partitioning of radon in NAPL, which allows that the NAPL retain part of the radon previously available in the soil pores. The survey was carried out at a disused industry, contaminated by low volatile NAPL, located at southeast of São Paulo city, from June/14 to May/15. Radon was evaluated by passive detection methodology with CR-39 solid state nuclear track detectors (SSNTD) in ten monitoring stations installed in the contaminated area investigated and named \"A\" to \"J\". Radon concentrations average for the eight monitoring stations at non-contaminated locations varied from (22 ± 4) kBq.m-3 to (39 ± 4) kBq.m-3. For the two monitoring stations assumed as contaminated locations, radon concentrations average were (1.4 ± 0.4) kBq.m-3 and (13 ± 9) kBq.m-3. The results have shown good agreement between the used method and the conventional environmental investigation techniques, for the majority of the monitoring stations in different seasons. Results obtained with CR-39 detectors varied over the exposure time due to the different seasons. No relation was observed between radon activity concentrations and rain volume accumulated over the different CR-39 exposure times. The lowest 222Rn activity concentrations occurred in G and H monitoring stations, also verifying by gamma-ray spectrometry, that the low activities are not related to the activity concentration of its father 226Ra from the 238U decay chain, reinforcing the theory that radon gas is retained in sites where NAPL contamination is present. Results obtained during environmental remediation proved that the methodology employed in this study was more efficient than the conventional investigation techniques, specially for the D and G monitoring stations to the investigated site.

As áreas contaminadas por NAPL (Non-Aqueous Phase-Liquids ou fase líquida não aquosa ou ainda fase livre) podem causar riscos à saúde humana e aos ecossistemas, restrições para o desenvolvimento urbano e diminuição do valor imobiliário das propriedades. Este trabalho utilizou o gás radônio como um indicador para a análise de gás subsuperficial do solo, uma vez que este gás nobre apresenta boa solubilidade em uma ampla gama de NAPL, sendo parcialmente retido na contaminação NAPL. Portanto, uma diminuição da atividade de gás radônio no solo contaminado pode ser esperada, devido à elevada capacidade de particionamento do radônio em NAPL, o que permite que o NAPL retenha uma parte do radônio anteriormente disponível nos poros do solo. O levantamento foi realizado em uma indústria abandonada, contaminada por NAPL pouco volátil, localizada na zona sudeste da cidade de São Paulo, entre junho de 2014 e maio de 2015. A concentração de radônio foi avaliada pela metodologia de detecção passiva com detectores sólidos de traços nucleares (SSNTD) tipo CR-39 em dez estações de monitoramento instaladas na área contaminada investigada e nomeadas de A até J. A média das concentrações de atividade de radônio para as oito estações de monitoramento em locais supostamente não contaminados variou de (22 ± 4) kBq.m-3 a (39 ± 4) kBq.m-3. Para as duas estações de monitoramento supostas como locais contaminados, as concentrações de radônio foram (1,4 ± 0,4) kBq.m-3 e (13 ± 9) kBq.m-3. Os resultados demonstraram que o método utilizado foi consistente com as técnicas convencionais de investigação ambiental para a maioria das estações de monitoramento em diferentes estações do ano. Resultados obtidos com CR-39 variam ao longo dos períodos de exposição, devido à sazonalidade. Não foi observada relação entre as oscilações das concentrações de atividade de radônio e o volume de chuva acumulada nos diferentes períodos de exposição dos detectores CR-39. As menores concentrações de atividade do 222Rn ocorreram nas estações de monitoramento G e H e verificou-se por espectrometria gama, que a baixa atividade não está relacionada à concentração de atividade de seu pai 226Ra na série do decaimento radioativo do 238U, reforçando a teoria de retenção do gás radônio nos locais contaminados por NAPL. Resultados da etapa de remediação comprovaram que a técnica utilizada neste trabalho foi mais eficiente que as técnicas convencionais de investigação ambiental, especialmente para as estações de monitoramento D e G na área contaminada investigada. / Contaminated sites by NAPL (Non-Aqueous Phase-Liquids) may lead to safety risks to human health and to ecosystems, restrictions to urban development and decrease of real estate value. This work used the radon gas as an indicator for the analysis of subsurface soil gas, once this noble gas presents good solubility in a wide range of NAPL, being partially retained in the NAPL contamination. Therefore, a decrease of the activity of radon in the contaminated soil gas can be expected, due to the high capacity of partitioning of radon in NAPL, which allows that the NAPL retain part of the radon previously available in the soil pores. The survey was carried out at a disused industry, contaminated by low volatile NAPL, located at southeast of São Paulo city, from June/14 to May/15. Radon was evaluated by passive detection methodology with CR-39 solid state nuclear track detectors (SSNTD) in ten monitoring stations installed in the contaminated area investigated and named \"A\" to \"J\". Radon concentrations average for the eight monitoring stations at non-contaminated locations varied from (22 ± 4) kBq.m-3 to (39 ± 4) kBq.m-3. For the two monitoring stations assumed as contaminated locations, radon concentrations average were (1.4 ± 0.4) kBq.m-3 and (13 ± 9) kBq.m-3. The results have shown good agreement between the used method and the conventional environmental investigation techniques, for the majority of the monitoring stations in different seasons. Results obtained with CR-39 detectors varied over the exposure time due to the different seasons. No relation was observed between radon activity concentrations and rain volume accumulated over the different CR-39 exposure times. The lowest 222Rn activity concentrations occurred in G and H monitoring stations, also verifying by gamma-ray spectrometry, that the low activities are not related to the activity concentration of its father 226Ra from the 238U decay chain, reinforcing the theory that radon gas is retained in sites where NAPL contamination is present. Results obtained during environmental remediation proved that the methodology employed in this study was more efficient than the conventional investigation techniques, specially for the D and G monitoring stations to the investigated site.

Orientadores: Sandro Guedes de Oliveira, Jörg Kobarg / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T02:16:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Smilgys_Barbara_D.pdf: 17430152 bytes, checksum: 82ba0350f1128e5f264b9ee314a4fef6 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: BNCT (do inglês, Boron Neutron Capture Therapy) é uma terapia para tratamento de cânceres que tem se mostrado efetiva em casos de metástases e tumores inoperáveis. Sua base física é a reação de captura de nêutrons pelo boro resultando na produção de uma partícula 'alfa' e de um íon de recuo de lítio: 10B(n,'alfa')7Li. O objetivo principal deste trabalho foi verificar a viabilidade de monitoração de taxa de reações de interesse em BNCT e estimar, a partir das taxas de reações medidas, quantidades probabilísticas que descrevam o campo de irradiação, utilizando-se filmes finos de boro e detectores plásticos de traços nucleares (PADC). Além disto, pretendia-se realizar estudos biológicos de sobrevivência celular, para então, com a descrição detalhada do campo de irradiação e medidas de efeitos radiobiológicos, avaliar possíveis correlações entre os efeitos de heterogeneidade de deposição de energia (quantidades probabilísticas) e as frações de sobrevivência celular. Assim, o trabalho foi dividido em três partes experimentais fundamentais: a calibração do conjunto de filmes finos de boro acoplados a detectores PADC, cuja importância é a quantificação de átomos de 10B presentes nos filmes finos utilizados para a medida da taxa da reação 10B(n,'alfa')7Li, a realização de experimentos in vitro com irradiações com partículas 'alfa' que visavam o desenvolvimento da metodologia de quantificação de sobrevivência celular, que seriam utilizadas posteriormente, quando realizados os experimentos in vitro com nêutrons, os quais unem os resultados obtidos das calibrações dos filmes finos de boro e os métodos aplicados nas análises de resposta biológica de irradiações de células com partículas 'alfa'. A partir das fluências de partículas 'alfa' e das taxas da reação 10B(n,'alfa')7Li, calculou-se as médias da distribuição de eventos poissonianos em uma célula de área A e com estas médias foram feitas simulações de distribuição de eventos em uma matriz de células, para quantificação da formação de clusters de células (primeiras vizinhas) atingidas. Por se tratar de um problema de muitas variáveis (sobrevivência celular, média de eventos, eventos por célula, células por cluster e total de clusters), escolheu-se fazer uma análise de componentes principais, na tentativa de se determinar quais destas variáveis introduzem as maiores variabilidades no problema. Mostrou-se que a formação de clusters de células vizinhas influencia a inativação das células, embora não tenha sido possível estabelecer modelos quantitativos. Portanto, com este trabalho, foi possível estabelecer uma metodologia segura para a quantificação da taxa de reação de interesse na BNCT, e a partir desta, calcular descritores que levam em conta a heterogeneidade da distribuição de energia durante as irradiações. A partir de dados de experimentos in vitro, tanto de irradiações com partículas 'alfa' quanto com nêutrons térmicos, foi possível encontrar correlações com estes descritores de heterogeneidade e conclui-se, então, que eles podem ser usados como descritores de efeitos biológicos / Abstract: BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) is a therapy for the treatment of cancers that has been proven to be effective in cases of metastases and inoperable tumors. Its physical basis is the boron neutron capture reaction resulting in the production of an 'alpha' particle and a lithium recoil ion: 10B(n,'alpha')7Li. The main objective of this work was to verify the feasibility of monitoring the main reactions rates in BNCT using boron thin films and nuclear tracks plastic detectors (PADC) and to estimate, from the reactions rates measured, probabilistic quantities that describe the irradiation field. In addition, it was intended to carry out biological studies of cell survival, and with the detailed description of the field of irradiation and measurements of radiobiological effects, to evaluate possible correlations between the effects of heterogeneity of energy deposition (probabilistic quantities) and fractions of cell survival. Thus, the work was divided into three fundamental experimental parts: the calibration of the setup of boron thin films coupled to PADC detectors (whose importance is the quantification of the 10B atoms present in the thin films used for the measurement of 10B(n,'alpha')7Li reaction rate), the in vitro experiments carried out with irradiations with particles 'alpha' aiming to develop the methodology for cell survival quantification, which would later be used when performing the in vitro experiments with neutrons, which combine the results obtained from the calibrations of the boron thin films and the methods applied for cell survival quantification. From the 'alpha' particles fluences and the 10B(n,'alpha')7Li reaction rates, it was possible to calculate the mean of the Poisson distribution for events happening inside a cell of area A. Simulations were performed for quantifying the number of clusters formed by neighbor cells that were hit by an incident particle. Since this is a problem of many variables (cell survival, poissonian mean, events per cell, cells per cluster and total number of clusters), it was performed a principal components analysis in an attempt to determine which of these variables introduce the greatest variabilities to the problem. It was shown that the cells clusters formation influences cell inactivation, though it was not possible to establish quantitativy models. Therefore, with this work, it was possible to establish a safe methodology for the quantification of the reaction rate of interest in BNCT, and from this, to calculate descriptors that take into account the heterogeneity of energy distribution during irradiation. From data from both in vitro experiments of cells irradiation with 'alpha' particles and with thermal neutrons, it was possible to find correlations with these descriptors of heterogeneity and it is concluded, then, that they can be used as descriptors for biological effects / Doutorado / Física / Doutora em Ciências

L’optimisation des traitements en radiothérapie vise à améliorer la précision de l’irradiation des cellules cancéreuses pour épargner le plus possible les organes environnants. Or la dose périphérique déposée dans les tissus les plus éloignés de la tumeur n’est actuellement pas calculée par les logiciels de planification de traitement, alors qu’elle peut être responsable de l’induction de cancers secondaires radio-induits. Parmi les différentes composantes, les neutrons produits par processus photo-nucléaires sont les particules secondaires pour lesquelles il y a un manque important de données dosimétriques. Une étude expérimentale et par simulation Monte Carlo de la production des neutrons secondaires en radiothérapie nous a conduit à développer un algorithme qui utilise la précision du calcul Monte Carlo pour l’estimation de la distribution 3D de la dose neutron délivrée au patient. Un tel outil permettra la création de bases de données dosimétriques pouvant être utilisées pour l’amélioration des modèles mathématiques « dose-risque » spécifiques à l’irradiation des organes périphériques à de faibles doses en radiothérapie. / Treatment optimization in radiotherapy aims at increasing the accuracy of cancer cell irradiation while saving the surrounding healthy organs. However, the peripheral dose deposited in healthy tissues far away from the tumour are currently not calculated by the treatment planning systems even if it can be responsible for radiation induced secondary cancers. Among the different components, neutrons produced through photo-nuclear processes are suffering from an important lack of dosimetric data. An experimental and Monte Carlo simulation study of the secondary neutron production in radiotherapy led us to develop an algorithm using the Monte Carlo calculation precision to estimate the 3D neutron dose delivered to the patient. Such a tool will allow the generation of dosimetric data bases ready to be used for the improvement of “dose-risk” mathematical models specific to the low dose irradiation to peripheral organs occurring in radiotherapy.

Festkörperspurdetektoren (FKSD) auf der Basis von Polymermaterialien sind ein geeignetes Mittel zum Nachweis von Ionenstrahlung [1]. Ebenso können damit Neutronen über ihre sekundären Ionen gemessen werden. Als passive und integrierende Detektoren eignen sie sich insbesondere gut für die Dosimetrie, wobei die geringe bzw. fehlende Empfindlichkeit für Elektronen und Photonenstrahlung ein weiteres Argument für die Anwendungen in gemischten Strahlungsfeldern darstellt. Als passive Detektoren arbeiten FKSD ohne zusätzliche Messelektronik und Stromversorgung. Das macht sie insbesondere für die Personen- und Ortsdosimetrie interessant. Allerdings sind die latenten, submikroskopischen Ionenspuren nach der Exposition nicht unmittelbar sichtbar. Erst durch einen mehr oder weniger aufwendigen Ätzprozess werden diese lichtmikroskopisch oder für das Auge direkt sichtbar. Da bei FKSD von der Herstellung bis zur Ätzung alle Ereignisse registriert werden, handelt es sich somit auch um integrierende Detektoren.Für die Dosimetrie ist insbesondere der Nachweis von leichten Ionen bis zu spezifischen Energien von 10 MeV / Nukleon wichtig. Protonenstrahlung wird für die Radiotherapie von Geschwulstkrankheiten angewendet; die meisten leichten Ionen der Elemente Wasserstoff bis Sauerstoff sind Bestandteile der Sekundärstrahlung von Neutronen,[Alpha]-Teilchen treten häufig als Zerfallsprodukt verschiedener schwerer Radioisotope auf. Während eine große Zahl von Polymeren eine Empfindlichkeit für schwere Ionen zeigen, ist die Auswahl für leichte Ionen schon sehr eingeschränkt.[Alpha]-Teilchen können noch mit verschiedenen Polykarbonaten, Zelluloseacetat und -nitrat nachgewiesen werden. Die Registrierung von Protonen ist derzeit nur mit dem besonderen Polykarbonat CR - 39 und mit Zellulose (di/tri) nitrat möglich. Natürlich eignen sich diese Materialien auch hervorragend zur Messung von [Alpha] -Teilchen. Leichte Ionen stellen weiterhin eine wichtige Sonde in der Radiobiologie dar. Festkörperspurdetektoren können hier als Monitore für die getroffenen Zellen und Zellbestandteile dienen. Dadurch ist prinzipiell eine genaue Lokalisierung der getroffenen Zellbausteine/Organellen möglich...

Orientador: Sandro Guedes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T00:29:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Smilgys_Barbara_M.pdf: 13526183 bytes, checksum: 6bc7b12944024ced8153260711197b5f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O princípio de funcionamento da Terapia por Captura de Nêutrons pelo Boro (BNCT, Boron Neutron Capture Therapy) é a entrega seletiva de uma maior quantidade de átomos de boro às células cancerígenas do que àquelas saudáveis, seguida da irradiação com nêutrons que irá induzir a emissão de partículas a e íons de recuo de 7Li através da reação nuclear 10B(n,a)7Li. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para quantificar a taxa da reação de interesse através do uso da montagem de filmes finos de boro acoplados a detectores CR-39, que detectam as partículas a e os íons de recuo de 7Li. Este detector é composto por átomos de hidrogênio, carbono e oxigênio, os quais interagem com nêutrons rápidos e as partículas resultantes destas reações (de espalhamentos e de captura de nêutrons) também são detectadas pelo próprio detector. Deste modo, é possível quantificar, ao mesmo tempo, a reação 10B(n,a)7Li e a contribuição de nêutrons rápidos do fluxo. Essas medidas são fundamentais para os estudos de biodistribuição de átomos de 10B e de microdosimetria dos tecidos irradiados com nêutrons, levando ao planejamento da terapia em si. Os filmes finos de boro foram confeccionados por dois métodos, Deposição de Solução Química (CSD, Chemical Solution Deposition) e deposição por sputtering, e irradiados com nêutrons no reator nuclear IEA-R1 localizado no IPEN/CNEN. Os resultados obtidos para a caracterização e a calibração dos filmes finos de boro, além da calibração dos detectores CR-39 são aqui analisados. Foi possível confeccionar, por ambos os métodos, filmes finos de boro homogêneos e calibrar o sistema de filme fino de boro acoplado a detector CR-39 para a medida da taxa da reação 10B(n,a)7Li e para a determinação da componente rápida do fluxo de nêutrons através do uso de filmes finos de urânio e tório, respectivamente / Abstract: The working principle of the Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is the selective delivery of a greater amount of 10B atoms to the tumor cells than to the healthy ones, followed by neutron irradiation that will induce the emission of a particles and 7Li recoil ions through the nuclear reaction 10B(n,a)7Li. The goal of this work is to develop a methodology to quantify the reaction rate of interest using an assembly of boron thin film coupled to CR-39 detector, which detects the a particles and the 7Li recoil ions. This detector is composed of atoms of hydrogen, carbon and oxygen, which interacts with fast neutrons and the resulting particles from these scattering and capture processes are also detected by the CR-39 detector. In this way, it is possible to quantify, at the same time, the reaction 10B(n,a)7Li and the fast neutrons contribution to the flux. Those measurements are fundamental to the 10B biodistribution studies and tissue microdosimetry, leading to the therapy planning itself. The boron thin films were manufactured using two methods, Chemical Solution Depostion and sputtering deposition, and irradiated with neutrons at the nuclear reactor IEA-R1 located at IPEN/CNEN. The results obtained for the boron thin films characterization and calibration, as well as the CR-39 detectors calibration are analyzed here. It was possible to manufacture with both methods homogeneous boron thin films and to calibrate the assembly of boron thin film coupled to CR-39 detector for measuring the 10B(n,a)7Li reaction rate and determining the fast component of the neutron flux through the use of uranium and thorium thin films, respectively / Mestrado / Física / Mestra em Física

Orientador: Sandro Guedes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-26T18:12:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcellos_HerminianeLuizade_M.pdf: 4238996 bytes, checksum: 69965aad9e9748e349be6894c6ebf385 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho baseia-se na analise de descritores de heterogeneidade de dose atraves de programas desenvolvidos em linguagem C++ com base na estatistica de Poisson e probabilidades de ocorrencia de heterogeneidade fundamentadas na teoria de percolacao. A finalidade deste trabalho e obter descritores que possam ser uteis no estudo de efeitos biologicos da radiacao caracteristicos de situacoes em que ha heterogeneidade de dose. Os suportes iniciais deste trabalho se encontram em um relatorio da International Comission on Radiation Units and Measurements, que aborda as questoes de heterogeneidade de dose. Particulas ¿¿ e reacoes envolvendo interacao com neutrons sao as radiacoes que foram focadas na dissertacao e base da aplicacao dos programas desenvolvidos, atraves de resultados obtidos de um experimento em um acelerador linear Elekta Synergy, inter-calibrado com simulacoes de calculo de Monte Carlo. A teoria de percolacao que estuda o comportamento de aglomerados em redes bidimensionais e tridimensionais e baseada em processos randomicos, e pode ser aplicada porque eventos gerados pelas reacoes nucleares ou espalhamentos com neutrons que obedecem a estatistica de Poisson. Os eventos gerados podem ser mapeados a procura de aglomerados, celulas que sao vizinhas nas quais tenham ocorrido eventos. Os aglomerados sao a base da construcao dos descritores. Os resultados encontrados demonstram que os indices de heterogeneidades utilizados fornecem informacoes importantes a respeito da formacao destes aglomerados. Foram comparados os resultados obtidos para os casos 2D e 3D de distribuicao de celulas hipoteticas e foi possivel estudar as relacoes entre os dois casos. Os descritores de heterogeneidade possibilitarao associacoes de dano biologico com a distribuicao de eventos em culturas celulares (caso 2D) e tecidos (caso 3D) / Abstract: The goal of this study is the analysis of dose heterogeneity descriptors through programs developed in C ++ language based on Poisson statistics and probabilities for the occurrence of heterogeneity based on percolation theory. The purpose of this study is to obtain descriptors that may be useful in the study of radiobiological effects characteristic of the situations in which there is dose heterogeneity. The initial support for this work is the report by the International Commission on Radiation Units and Measurements, which describes the dose heterogeneity issues. Álpha particles and reactions involving interaction with neutrons were focused on this thesis are the base of application programs developed from results of an experiment at a linear accelerator Elekta Synergy, inter-calibrated with Monte Carlo simulation. The percolation theory, a theory that studies cluster behavior in two and three-dimensional lattices, is based on random processes, can be applied because the events generated by nuclear reactions with neutrons follow the Poisson statistics. Generated events can be mapped in the search for clusters, neighbor cells in which events occurred. The clusters are the basis for construction of descriptors. The results show that the heterogeneity descriptors provide important information about clusters formation. The results for 2D and 3D cases were compared for distribution of hypothetical cells. and it was possible to study the relations between the two cases. The descriptors of heterogeneity enable biological damage associations with the distribution of events in cell culture (2D case) and tissues (3D case) / Mestrado / Física / Mestra em Física

Festkörperspurdetektoren (FKSD) auf der Basis von Polymermaterialien sind ein geeignetes Mittel zum Nachweis von Ionenstrahlung [1]. Ebenso können damit Neutronen über ihre sekundären Ionen gemessen werden. Als passive und integrierende Detektoren eignen sie sich insbesondere gut für die Dosimetrie, wobei die geringe bzw. fehlende Empfindlichkeit für Elektronen und Photonenstrahlung ein weiteres Argument für die Anwendungen in gemischten Strahlungsfeldern darstellt. Als passive Detektoren arbeiten FKSD ohne zusätzliche Messelektronik und Stromversorgung. Das macht sie insbesondere für die Personen- und Ortsdosimetrie interessant. Allerdings sind die latenten, submikroskopischen Ionenspuren nach der Exposition nicht unmittelbar sichtbar. Erst durch einen mehr oder weniger aufwendigen Ätzprozess werden diese lichtmikroskopisch oder für das Auge direkt sichtbar. Da bei FKSD von der Herstellung bis zur Ätzung alle Ereignisse registriert werden, handelt es sich somit auch um integrierende Detektoren.Für die Dosimetrie ist insbesondere der Nachweis von leichten Ionen bis zu spezifischen Energien von 10 MeV / Nukleon wichtig. Protonenstrahlung wird für die Radiotherapie von Geschwulstkrankheiten angewendet; die meisten leichten Ionen der Elemente Wasserstoff bis Sauerstoff sind Bestandteile der Sekundärstrahlung von Neutronen,[Alpha]-Teilchen treten häufig als Zerfallsprodukt verschiedener schwerer Radioisotope auf. Während eine große Zahl von Polymeren eine Empfindlichkeit für schwere Ionen zeigen, ist die Auswahl für leichte Ionen schon sehr eingeschränkt.[Alpha]-Teilchen können noch mit verschiedenen Polykarbonaten, Zelluloseacetat und -nitrat nachgewiesen werden. Die Registrierung von Protonen ist derzeit nur mit dem besonderen Polykarbonat CR - 39 und mit Zellulose (di/tri) nitrat möglich. Natürlich eignen sich diese Materialien auch hervorragend zur Messung von [Alpha] -Teilchen. Leichte Ionen stellen weiterhin eine wichtige Sonde in der Radiobiologie dar. Festkörperspurdetektoren können hier als Monitore für die getroffenen Zellen und Zellbestandteile dienen. Dadurch ist prinzipiell eine genaue Lokalisierung der getroffenen Zellbausteine/Organellen möglich...

The aim of this thesis is to design an algorithm for an automatic track counting of an image of etched track detector made of CR-39 polymer. Tracks are produced by alpha particles. Chemically etched detector is imaged using a microscope resulting in 64 images of segments on the surface of the detector. Circle shaped tracks in the images have to be detected and counted. This thesis evaluates the utilization of circle hough transform for circle detection. The final software should automate a detector track counting and should also account for defects in the image and contamination of detector surface. The software will produce a measurement report with a total track count in each segment.