Amostras de Teflón&#174 FEP e Mylar C foram submetidas a um bombardeio eletrônico por longos períodos a fim de se verificar a existência de uma possível corrente de condução na fase final de um carregamento por feixe eletrônico. Em vez disso, descobriu-se que a energia associada ao segundo ponto de cruzamento da curva de emissão eletrônica do material bombardeado varia lentamente com o tempo de exposição à irradiação. Por outro lado foram descobertos também fortes indícios de que o centróide de carga sofre um deslocamento enquanto a amostra está sendo irradiada. A componente da corrente através da amostra, associada a qualquer um desses efeitos se superpõe à corrente de condução (se existir) e acaba tornando inviável a sua observação, enquanto um ou ambos os efeitos persistirem. Na realidade não é só a energia do segundo ponto de cruzamento que varia; toda a curva de emissão característica do material, que é fundamental para se entender os processos e carga e descarga de amostras, sofre modificação com a irradiação prolongada. Além disto, dois novos métodos para se carregar uma amostra de polímero estão sendo propostos. Um deles permite carregar uma amostra positivamente, por etapas, a tensões mais elevadas que o método convencional. O outro possibilita carregar negativamente uma amostra, lançando mão do mecanismo de auto-regulação para interrupção do processo de carga, o que só havia sido feito até o momento para um carregamento positivo. Um novo método para se descarregar uma amostra usando o próprio feixe eletrônico também é apresentado. / Teflon&#174 FEP and Mylar C samples were submitted to an electron beam during long periods of time in order to examine the possible existence of conduction current in the final stages of the charging process. It was found that the energy associated with the second crossover point in the electronic emission curve of the irradiated material varied slightly with the time of irradiation. On the other hand, strong evidence emerged that the charge centroid is shifted while the sample is being irradiated. The component of the current through the sample which is associated with any of these effects is superimposed to the conduction current (if present), hampering the identification of a conduction current. In fact, it is not only the energy of the second crossover point that varies, for the whole emission curve is modified upon prolonged irradiation. This emission curve is fundamental for understanding the charging and discharging processes in the samples. In addition, two new methods for charging a sample are being proposed. The first allows one to charge the sample positively to surface potentials that are higher than those obtained in the conventional method. The other method permits the sample to be charged negatively using the auto-regulation mechanism for interrupting the charging process; this had previously been done only for charging samples positively. A new method for discharging a sample using the electron beam is also presented.

Nas décadas de 1960 e 1970, as primeiras investigações de dosímetros termoluminescentes (TLD), especificamente, os picos dosimétricos, rapidamente revelaram um número surpreendente de fenômenos que poderiam estar diretamente relacionados à densidade de ionização. Um pouco mais tarde, nos anos 80 e no início dos anos 90, a radiação aparentemente desconectada induziu fenômenos que foram descobertos em outros sistemas baseados em fluoreto de lítio (LiF). A última década, no entanto, testemunhou o surgimento de vários modelos, encabeçado através de uma compreensão mais profunda dos mecanismos TL subjacentes, bem como na modelagem micro dosimétrica e especificamente desenvolvida para explicar fenômenos de densidade de ionização. Muitas aplicações em radioterapia fornecem níveis de dose de radiação superiores a 1 Gy, porém em radiodiagnóstico estão na faixa de alguns mGy, e níveis muito altos de precisão são necessárias para promover o tratamento ideal. Isto exige uma atenção muito cuidadosa aos protocolos de medição altamente detalhados, bem como à calibração demorada de todos os TLDs para corrigir a não-linearidade da resposta à dose. Essas propriedades podem variar de lote para lote e também podem ser uma função da exposição à radiação, do aquecimento e histórico de manuseio. Deste modo, mesmo com excelentes avanços nos estudos do TLD com relação aos tratamentos térmicos e às formas de análise da curva de emissão TL, é necessário continuar os estudos a fim de possibilitar uma melhor utilização desta técnica na clínica. Uma análise computadorizada da curva de emissão (CGCA do inglês, computadorized glow curve analisys) foi implementada utilizando dados provenientes do software WinREMS de dosímetros TL que absorvem e armazenam a energia da radiação ionizante, reemitida na forma de fóton na região do ultravioleta visível. A luz emitida é, então, detectada por uma fotomultiplicadora e correlacionada à dose absorvida recebida pelo material. Os picos de emissão foram ajustados por meio de um algoritmo no programa MATLAB adotando-se o modelo de cinética de primeira ordem. O material testado foi o LiF:Mg,Ti (fluoreto de lítio dopado com magnésio e titânio) da marca Harshaw e a qualidade do ajuste foi determinada por um parâmetro chamado figura de mérito (FOM - do inglês, figure of merit). O menor FOM obtido para o grupo de dosímetros foi de 1,04 % e o maior foi de 9,79 %. Também foi avaliada a dose mínima detectável, utilizando o parâmetro que apresentou melhor desempenho, segundo a homogeneidade do grupo de dosímetros. O valor médio de dose mínima apresentado foi 28 µGy. Os resultados de reprodutibilidade, índice de variabilidade do detector (DVI - do inglês, device variability index) foi 14,01 %, que pode ser explicado pelo alto número de dosímetros no lote. Então, com a diminuição do tempo de preparo do dosímetro e com a análise computadorizada da curva de emissão, a utilização clínica do TLD torna-se mais viável, visto que não houve interferência na sensibilidade do dosímetro. Apesar de a reprodutibilidade ter sido a cima do esperado, é indicado uma correção individual para cada dosímetro e o descarte daqueles que apresentarem valores mais discrepantes comparado ao lote. / In the decades of 1960 and 1970, the first investigations of termoluminescentes dosimeters (TLD), specifically, the dosimetric peaks quickly revealed a surprising number of phenomena that could be directly related to the density of ionization. A little later, in the years 80 and 90 at the beginning of the year, seemingly disconnected radiation induced phenomena were discovered on other systems based on lithium fluoride (LiF). The last decade, however, has witnessed the emergence of several models, spearheaded through a deeper understanding of the underlying TL mechanisms as well as in modeling specifically developed for microdosimetric and explain phenomena of ionization density. Many applications in radiation oncology provide levels of radiation dose in excess of 1 Gy, however in diagnostic radiology are in the range of a few mGy, and very high levels of precision are necessary to promote the ideal treatment. This requires careful attention to the highly detailed measurement protocols, as well as the time-consuming calibration of all TLDs to correct the non-linearity of dose-response. These properties can vary from batch to batch, and can also be a function of exposure to radiation, heating and handling history. In this way, even with excellent advances in the studies of the TLD for the heat treatment and the ways of issuing TL curve analysis, it is necessary to continue studies in order to enable a better use of this technique in the clinic. A computerized analysis of the emission curve (CGCA computadorized glow curve analysis) was implemented using data from the WinREMS software of TL dosimeters that absorb and store energy from ionizing radiation, reissued in the form of photon in the visible ultraviolet. The light emitted is then detected by a photomultiplier and correlated to the absorbed dose received by the material. The emission peaks were adjusted by means of an algorithm in MATLAB program by adopting the model of first-order kinetics. The material tested was the LiF: Mg, Ti (lithium fluoride doped with magnesium and titanium) brand Harshaw and the quality of the fit was determined by a parameter called figure of merit (FOM- figure of merit). The smallest FOM obtained for the group of dosimeters was 1.04% and the highest was 9.79%. Also minimum detectable dose was evaluated, using the parameter that showed better performance, according to the homogeneity of the Group of dosimeters. The average value of minimum dose presented was 28 µGy. The results of reproducibility, index of variability of the detector (DVI-English, device variability index) was 14.01%, which can be explained by the high number of dosimeters in the batch. Then, with the decrease in the time of preparation of the dosimeter and the computerized analysis of the emission curve, the clinical use of the TLD becomes more viable, since there was no interference on sensitivity of the dosimeter. Although the reproducibility have been above expectations, indicated a single correction for each badge and the disposal of those who submit more discrepant values compared to the batch.

Nas décadas de 1960 e 1970, as primeiras investigações de dosímetros termoluminescentes (TLD), especificamente, os picos dosimétricos, rapidamente revelaram um número surpreendente de fenômenos que poderiam estar diretamente relacionados à densidade de ionização. Um pouco mais tarde, nos anos 80 e no início dos anos 90, a radiação aparentemente desconectada induziu fenômenos que foram descobertos em outros sistemas baseados em fluoreto de lítio (LiF). A última década, no entanto, testemunhou o surgimento de vários modelos, encabeçado através de uma compreensão mais profunda dos mecanismos TL subjacentes, bem como na modelagem micro dosimétrica e especificamente desenvolvida para explicar fenômenos de densidade de ionização. Muitas aplicações em radioterapia fornecem níveis de dose de radiação superiores a 1 Gy, porém em radiodiagnóstico estão na faixa de alguns mGy, e níveis muito altos de precisão são necessárias para promover o tratamento ideal. Isto exige uma atenção muito cuidadosa aos protocolos de medição altamente detalhados, bem como à calibração demorada de todos os TLDs para corrigir a não-linearidade da resposta à dose. Essas propriedades podem variar de lote para lote e também podem ser uma função da exposição à radiação, do aquecimento e histórico de manuseio. Deste modo, mesmo com excelentes avanços nos estudos do TLD com relação aos tratamentos térmicos e às formas de análise da curva de emissão TL, é necessário continuar os estudos a fim de possibilitar uma melhor utilização desta técnica na clínica. Uma análise computadorizada da curva de emissão (CGCA do inglês, computadorized glow curve analisys) foi implementada utilizando dados provenientes do software WinREMS de dosímetros TL que absorvem e armazenam a energia da radiação ionizante, reemitida na forma de fóton na região do ultravioleta visível. A luz emitida é, então, detectada por uma fotomultiplicadora e correlacionada à dose absorvida recebida pelo material. Os picos de emissão foram ajustados por meio de um algoritmo no programa MATLAB adotando-se o modelo de cinética de primeira ordem. O material testado foi o LiF:Mg,Ti (fluoreto de lítio dopado com magnésio e titânio) da marca Harshaw e a qualidade do ajuste foi determinada por um parâmetro chamado figura de mérito (FOM - do inglês, figure of merit). O menor FOM obtido para o grupo de dosímetros foi de 1,04 % e o maior foi de 9,79 %. Também foi avaliada a dose mínima detectável, utilizando o parâmetro que apresentou melhor desempenho, segundo a homogeneidade do grupo de dosímetros. O valor médio de dose mínima apresentado foi 28 µGy. Os resultados de reprodutibilidade, índice de variabilidade do detector (DVI - do inglês, device variability index) foi 14,01 %, que pode ser explicado pelo alto número de dosímetros no lote. Então, com a diminuição do tempo de preparo do dosímetro e com a análise computadorizada da curva de emissão, a utilização clínica do TLD torna-se mais viável, visto que não houve interferência na sensibilidade do dosímetro. Apesar de a reprodutibilidade ter sido a cima do esperado, é indicado uma correção individual para cada dosímetro e o descarte daqueles que apresentarem valores mais discrepantes comparado ao lote. / In the decades of 1960 and 1970, the first investigations of termoluminescentes dosimeters (TLD), specifically, the dosimetric peaks quickly revealed a surprising number of phenomena that could be directly related to the density of ionization. A little later, in the years 80 and 90 at the beginning of the year, seemingly disconnected radiation induced phenomena were discovered on other systems based on lithium fluoride (LiF). The last decade, however, has witnessed the emergence of several models, spearheaded through a deeper understanding of the underlying TL mechanisms as well as in modeling specifically developed for microdosimetric and explain phenomena of ionization density. Many applications in radiation oncology provide levels of radiation dose in excess of 1 Gy, however in diagnostic radiology are in the range of a few mGy, and very high levels of precision are necessary to promote the ideal treatment. This requires careful attention to the highly detailed measurement protocols, as well as the time-consuming calibration of all TLDs to correct the non-linearity of dose-response. These properties can vary from batch to batch, and can also be a function of exposure to radiation, heating and handling history. In this way, even with excellent advances in the studies of the TLD for the heat treatment and the ways of issuing TL curve analysis, it is necessary to continue studies in order to enable a better use of this technique in the clinic. A computerized analysis of the emission curve (CGCA computadorized glow curve analysis) was implemented using data from the WinREMS software of TL dosimeters that absorb and store energy from ionizing radiation, reissued in the form of photon in the visible ultraviolet. The light emitted is then detected by a photomultiplier and correlated to the absorbed dose received by the material. The emission peaks were adjusted by means of an algorithm in MATLAB program by adopting the model of first-order kinetics. The material tested was the LiF: Mg, Ti (lithium fluoride doped with magnesium and titanium) brand Harshaw and the quality of the fit was determined by a parameter called figure of merit (FOM- figure of merit). The smallest FOM obtained for the group of dosimeters was 1.04% and the highest was 9.79%. Also minimum detectable dose was evaluated, using the parameter that showed better performance, according to the homogeneity of the Group of dosimeters. The average value of minimum dose presented was 28 µGy. The results of reproducibility, index of variability of the detector (DVI-English, device variability index) was 14.01%, which can be explained by the high number of dosimeters in the batch. Then, with the decrease in the time of preparation of the dosimeter and the computerized analysis of the emission curve, the clinical use of the TLD becomes more viable, since there was no interference on sensitivity of the dosimeter. Although the reproducibility have been above expectations, indicated a single correction for each badge and the disposal of those who submit more discrepant values compared to the batch.

Amostras de Teflón&#174 FEP e Mylar C foram submetidas a um bombardeio eletrônico por longos períodos a fim de se verificar a existência de uma possível corrente de condução na fase final de um carregamento por feixe eletrônico. Em vez disso, descobriu-se que a energia associada ao segundo ponto de cruzamento da curva de emissão eletrônica do material bombardeado varia lentamente com o tempo de exposição à irradiação. Por outro lado foram descobertos também fortes indícios de que o centróide de carga sofre um deslocamento enquanto a amostra está sendo irradiada. A componente da corrente através da amostra, associada a qualquer um desses efeitos se superpõe à corrente de condução (se existir) e acaba tornando inviável a sua observação, enquanto um ou ambos os efeitos persistirem. Na realidade não é só a energia do segundo ponto de cruzamento que varia; toda a curva de emissão característica do material, que é fundamental para se entender os processos e carga e descarga de amostras, sofre modificação com a irradiação prolongada. Além disto, dois novos métodos para se carregar uma amostra de polímero estão sendo propostos. Um deles permite carregar uma amostra positivamente, por etapas, a tensões mais elevadas que o método convencional. O outro possibilita carregar negativamente uma amostra, lançando mão do mecanismo de auto-regulação para interrupção do processo de carga, o que só havia sido feito até o momento para um carregamento positivo. Um novo método para se descarregar uma amostra usando o próprio feixe eletrônico também é apresentado. / Teflon&#174 FEP and Mylar C samples were submitted to an electron beam during long periods of time in order to examine the possible existence of conduction current in the final stages of the charging process. It was found that the energy associated with the second crossover point in the electronic emission curve of the irradiated material varied slightly with the time of irradiation. On the other hand, strong evidence emerged that the charge centroid is shifted while the sample is being irradiated. The component of the current through the sample which is associated with any of these effects is superimposed to the conduction current (if present), hampering the identification of a conduction current. In fact, it is not only the energy of the second crossover point that varies, for the whole emission curve is modified upon prolonged irradiation. This emission curve is fundamental for understanding the charging and discharging processes in the samples. In addition, two new methods for charging a sample are being proposed. The first allows one to charge the sample positively to surface potentials that are higher than those obtained in the conventional method. The other method permits the sample to be charged negatively using the auto-regulation mechanism for interrupting the charging process; this had previously been done only for charging samples positively. A new method for discharging a sample using the electron beam is also presented.

Neste trabalho realizamos uma série de medidas de correntes elétricas através de amostras de polímeros isolantes submetidos a radiação por feixe eletrônico, amostras essas inserida em um circuito em modo de corrente. A energia do feixe incidente foi sempre tal que não atravessava totalmente a amostra, depositando em seu interior excesso de carga negativa. A polaridade dessa carga foi determinada pela curva de emissão secundária. Como a energia do feixe foi sempre muito superior à energia EII (abaixo dessa energia o número de elétrons injetados pelo feixe é menor que os arrancados para fora da amostra, e acima desse valor o contrário ocorre), as amostras usadas (polifluoretileno-propileno, polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade) foram carregadas negativamente. Devido à radiação parcialmente penetrante, cada amostra foi dividida em duas regiões distintas: irradiada e não-irradiada. Na região não-irradiada permanece a condutividade intrínseca do material, enquanto na irradiada a condutividade foi muito aumentada devido à geração de portadores secundários pela radiação. As curvas de corrente foram medidas durante e após a irradiação sob diferentes campos elétricos aplicados externamente. Vários modelos teóricos foram aplicados para explicar os resultados de correntes medidas. O mais simples foi o Modelo Caixa, onde a penetração dos primários era um valor fixo r, dividindo a amostra em condutividade induzida g1 de 0 a r, e condutividade intrínseca gi, de r a L, sendo g1 gi (L é a espessura da amostra). O modelo mais sofisticado levou em conta uma região &#916r em torno de r pois considera que o freamento dos elétrons não ocorre todos no mesmo ponto, mas tem uma dispersão em tomo de um ponto r. Por esse motivo a condutividade induzida é dependente da posição, e num caso mais geral depende também do tempo. Durante a irradiação da amostra inserida no circuito de medida, pode ocorrer injeção pelos eletrodos alterando, em determinadas circunstâncias, a polaridade do excesso de carga. Como resultado dos ajustes teórico-experimentais vários parâmetros elétricos dos materiais foram obtidos. / This work presents several electric current measurements in dieletric polymers under irradiation by electron beam. The samples were irradiated in a current mode circuit. The energy of the beam provided a negative charge profile charge in the bulk o the sample. The polarity of the deposited charge was determined by a secundary emission curve. Since the energy of the beam was always bigger tham EII (which defines the balance between the injected electrons and the emitted ones; below EII the sample became positively charged, while above it is negatively charged) the samples (polyethylene propylene, high density polyethylene and low density polyethylene) were always negatively charged. Each irradiated sample was divided in two regions: the irradiated region and the non-irradiated one. Due to the secondary generated carries, the condutivity of the irradiated region gi was orders of magnitude higher than the intrinsic condutivity g1. The eletric currents were measured during and after the irradiation, under different external electric fields. Several theoretical models were used to explain the experimental results. The simplest one, the box models, considers the induced condutivity gb from 0 to r, and the intrinsic condutivity gi from r to L (L being the sample thickeness). The more sophisticated model, on the other hand, considers a range value &#916r around the point r. It means that the stopping power is not abruptly but rather is distributed in a region &#916r around the point r. For this reason the induced conductivity depends on the position, and in a more general framework, also in time. During the irradiation, carriers are injected to the sample by the electrodes, and in certain conditions the excess of charge has its polarity inverted. From the theoretical-experimental fittings important electrical parametes of the materials were obtained.

Neste trabalho realizamos uma série de medidas de correntes elétricas através de amostras de polímeros isolantes submetidos a radiação por feixe eletrônico, amostras essas inserida em um circuito em modo de corrente. A energia do feixe incidente foi sempre tal que não atravessava totalmente a amostra, depositando em seu interior excesso de carga negativa. A polaridade dessa carga foi determinada pela curva de emissão secundária. Como a energia do feixe foi sempre muito superior à energia EII (abaixo dessa energia o número de elétrons injetados pelo feixe é menor que os arrancados para fora da amostra, e acima desse valor o contrário ocorre), as amostras usadas (polifluoretileno-propileno, polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade) foram carregadas negativamente. Devido à radiação parcialmente penetrante, cada amostra foi dividida em duas regiões distintas: irradiada e não-irradiada. Na região não-irradiada permanece a condutividade intrínseca do material, enquanto na irradiada a condutividade foi muito aumentada devido à geração de portadores secundários pela radiação. As curvas de corrente foram medidas durante e após a irradiação sob diferentes campos elétricos aplicados externamente. Vários modelos teóricos foram aplicados para explicar os resultados de correntes medidas. O mais simples foi o Modelo Caixa, onde a penetração dos primários era um valor fixo r, dividindo a amostra em condutividade induzida g1 de 0 a r, e condutividade intrínseca gi, de r a L, sendo g1 gi (L é a espessura da amostra). O modelo mais sofisticado levou em conta uma região &#916r em torno de r pois considera que o freamento dos elétrons não ocorre todos no mesmo ponto, mas tem uma dispersão em tomo de um ponto r. Por esse motivo a condutividade induzida é dependente da posição, e num caso mais geral depende também do tempo. Durante a irradiação da amostra inserida no circuito de medida, pode ocorrer injeção pelos eletrodos alterando, em determinadas circunstâncias, a polaridade do excesso de carga. Como resultado dos ajustes teórico-experimentais vários parâmetros elétricos dos materiais foram obtidos. / This work presents several electric current measurements in dieletric polymers under irradiation by electron beam. The samples were irradiated in a current mode circuit. The energy of the beam provided a negative charge profile charge in the bulk o the sample. The polarity of the deposited charge was determined by a secundary emission curve. Since the energy of the beam was always bigger tham EII (which defines the balance between the injected electrons and the emitted ones; below EII the sample became positively charged, while above it is negatively charged) the samples (polyethylene propylene, high density polyethylene and low density polyethylene) were always negatively charged. Each irradiated sample was divided in two regions: the irradiated region and the non-irradiated one. Due to the secondary generated carries, the condutivity of the irradiated region gi was orders of magnitude higher than the intrinsic condutivity g1. The eletric currents were measured during and after the irradiation, under different external electric fields. Several theoretical models were used to explain the experimental results. The simplest one, the box models, considers the induced condutivity gb from 0 to r, and the intrinsic condutivity gi from r to L (L being the sample thickeness). The more sophisticated model, on the other hand, considers a range value &#916r around the point r. It means that the stopping power is not abruptly but rather is distributed in a region &#916r around the point r. For this reason the induced conductivity depends on the position, and in a more general framework, also in time. During the irradiation, carriers are injected to the sample by the electrodes, and in certain conditions the excess of charge has its polarity inverted. From the theoretical-experimental fittings important electrical parametes of the materials were obtained.