O Laboratório do Acelerador Linear do Instituto de Física da Universidade de São Paulo está desenvolvendo um estudo sobre a eficiência e a função resposta de detetores de HPGe a fótons de alta energia. Neste trabalho foi estudada a função resposta de fótons provenientes da reação 19F(p,alfa gama)16O. Na reação podem ser observados os fótons característicos de 6,1 MeV, 6,9 MeV e 7,1 MeV. Fótons com esta energia possuem um grande potencial para várias aplicações importantes, como \"Proton Induced Gamma-ray Emission\" (PIGE), gamagrafia e procedimentos de calibração. No caso de procedimentos de calibração essa reação possui um diferencial: o fluxo de fótons observado é bem maior do que em outras reações estudadas, tais como 27Al (p, gama)28Si e 23Na(p, gama)24Mg. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos (LAMFI) do IFUSP, utilizando um acelerador eletrostático tipo \"Pelletron-tandem\" de 1,7 MV de tensão máxima no terminal. O detetor estudado foi um HPGe do tipo coaxial \"reverse-electrode closed-end\" com 72,5 mm de diâmetro e 60,5 mm de comprimento e 60% da eficiência de um detetor de NaI para fótons de 1,332 MeV. O detetor foi posicionado a 0 grau em relação à linha de feixe. A corrente de prótons na irradiação era da ordem de 50 nA e a energia dos prótons variou entre 1,36 MeV e 1,42 MeV. O alvo utilizado consistia em 250 micro g/cm^2 de CaF2 evaporado em um suporte de Ta. Os picos dos três fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O apresentaram deformações devido à emissão em vôo dos fótons. Essas deformações apresentam variações em função da energia dos prótons. Com o objetivo de descrever as formas dos picos foi desenvolvido um programa que utiliza a técnica de Monte Carlo para simulá-las. Os dados sobre \"yields\" relativos dos fótons e seção de choque da reação 19F(p,alfa gama)16O encontrados na literatura são imprecisos e contraditórios. Então, como parte dos resultados deste trabalho, foram obtidos os \"yields\" relativos dos fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O para energias de prótons entre 1,360 MeV e 1,420 MeV. A função resposta do detetor para as diferentes formas dos picos foram obtidas através de simulações com o programa MCNP5. Para estas simulações foi feita uma descrição detalhada da geometria interna do detetor, obtida por meio de radiografias do mesmo. As intensidades relativas dos fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O em função da energia dos prótons puderam ser obtidas através de um ajuste por mínimos quadrados das funções respostas simuladas aos espectros experimentais de altura de pulso. / In the 19F(p, alpha gamma)16O reaction, characteristic gamma-rays with energies: 6.1 MeV; 6.9 MeV and 7.1 keV can be observed. These photons can be used in many important applications such as Proton Induced Gamma-ray Emission (PIGE), gamma radiography and calibration purposes. It has another advantage in calibration procedures, which is the observed photon flux is greater than other reactions studied, 27Al(p, gamma)28Si and 23Na(p, gamma)24Mg. In our laboratory, we are studying the efficiency and response function of HPGe detectors for high energy photons, and for this it is necessary a source with a level scheme with a few gamma-ray transitions and known relative yields. The 19F(p, alpha gamma)16O reaction satisfies the first condition but in the literature we found relative yields for thick targets or reaction cross section for thin targets. However, we use targets of intermediate thickness, therefore in this work we measure the relative gamma-ray yields for protons with energies between 1.36 MeV and 1.42 MeV. The experiments were performed at the 1.7 MV Pelletron tandem accelerator of the Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos (LAMFI) located at Instituto de Física da Universidade de São Paulo, using a reverse-electrode closed-end coaxial HPGe detector with 72.5 mm in diameter and 60.5 mm in length, at 0 degree. The proton irradiation current was 50 nA, and the target consisted of 250 micro g/cm^2 CaF2 evaporated on a 0.1 mm Ta backing. In this reaction the 20Ne resonant state fissions in flight, and the resulting 16O excited states have different half-lives; all observed peaks are deformed due to either Doppler broadening from 16O random velocity direction or Doppler shift from nuclei that leave the target toward the vacuum chamber. Moreover, the peak deformations vary with the proton energy. These deformations were modeled by a Monte Carlo simulation that follows the oxygen nuclei in its trajectory until photon emission, considering the changes in spatial distribution of the exact interaction point in the target with incident proton energy due to the large resonance width and proton energy loss, and 16O energy loss and multiple scattering until decay, in the different target layers. Using the detector response functions calculated by MCNP5 simulations, the relative intensities of the three gamma rays were obtained by a least square fit of the response functions, taking into account the Doppler broadening and shift for each gamma ray, to the data in the experimental pulse-height spectrum.

O Laboratório do Acelerador Linear do Instituto de Física da Universidade de São Paulo está desenvolvendo um estudo sobre a eficiência e a função resposta de detetores de HPGe a fótons de alta energia. Neste trabalho foi estudada a função resposta de fótons provenientes da reação 19F(p,alfa gama)16O. Na reação podem ser observados os fótons característicos de 6,1 MeV, 6,9 MeV e 7,1 MeV. Fótons com esta energia possuem um grande potencial para várias aplicações importantes, como \"Proton Induced Gamma-ray Emission\" (PIGE), gamagrafia e procedimentos de calibração. No caso de procedimentos de calibração essa reação possui um diferencial: o fluxo de fótons observado é bem maior do que em outras reações estudadas, tais como 27Al (p, gama)28Si e 23Na(p, gama)24Mg. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos (LAMFI) do IFUSP, utilizando um acelerador eletrostático tipo \"Pelletron-tandem\" de 1,7 MV de tensão máxima no terminal. O detetor estudado foi um HPGe do tipo coaxial \"reverse-electrode closed-end\" com 72,5 mm de diâmetro e 60,5 mm de comprimento e 60% da eficiência de um detetor de NaI para fótons de 1,332 MeV. O detetor foi posicionado a 0 grau em relação à linha de feixe. A corrente de prótons na irradiação era da ordem de 50 nA e a energia dos prótons variou entre 1,36 MeV e 1,42 MeV. O alvo utilizado consistia em 250 micro g/cm^2 de CaF2 evaporado em um suporte de Ta. Os picos dos três fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O apresentaram deformações devido à emissão em vôo dos fótons. Essas deformações apresentam variações em função da energia dos prótons. Com o objetivo de descrever as formas dos picos foi desenvolvido um programa que utiliza a técnica de Monte Carlo para simulá-las. Os dados sobre \"yields\" relativos dos fótons e seção de choque da reação 19F(p,alfa gama)16O encontrados na literatura são imprecisos e contraditórios. Então, como parte dos resultados deste trabalho, foram obtidos os \"yields\" relativos dos fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O para energias de prótons entre 1,360 MeV e 1,420 MeV. A função resposta do detetor para as diferentes formas dos picos foram obtidas através de simulações com o programa MCNP5. Para estas simulações foi feita uma descrição detalhada da geometria interna do detetor, obtida por meio de radiografias do mesmo. As intensidades relativas dos fótons da reação 19F(p,alfa gama)16O em função da energia dos prótons puderam ser obtidas através de um ajuste por mínimos quadrados das funções respostas simuladas aos espectros experimentais de altura de pulso. / In the 19F(p, alpha gamma)16O reaction, characteristic gamma-rays with energies: 6.1 MeV; 6.9 MeV and 7.1 keV can be observed. These photons can be used in many important applications such as Proton Induced Gamma-ray Emission (PIGE), gamma radiography and calibration purposes. It has another advantage in calibration procedures, which is the observed photon flux is greater than other reactions studied, 27Al(p, gamma)28Si and 23Na(p, gamma)24Mg. In our laboratory, we are studying the efficiency and response function of HPGe detectors for high energy photons, and for this it is necessary a source with a level scheme with a few gamma-ray transitions and known relative yields. The 19F(p, alpha gamma)16O reaction satisfies the first condition but in the literature we found relative yields for thick targets or reaction cross section for thin targets. However, we use targets of intermediate thickness, therefore in this work we measure the relative gamma-ray yields for protons with energies between 1.36 MeV and 1.42 MeV. The experiments were performed at the 1.7 MV Pelletron tandem accelerator of the Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos (LAMFI) located at Instituto de Física da Universidade de São Paulo, using a reverse-electrode closed-end coaxial HPGe detector with 72.5 mm in diameter and 60.5 mm in length, at 0 degree. The proton irradiation current was 50 nA, and the target consisted of 250 micro g/cm^2 CaF2 evaporated on a 0.1 mm Ta backing. In this reaction the 20Ne resonant state fissions in flight, and the resulting 16O excited states have different half-lives; all observed peaks are deformed due to either Doppler broadening from 16O random velocity direction or Doppler shift from nuclei that leave the target toward the vacuum chamber. Moreover, the peak deformations vary with the proton energy. These deformations were modeled by a Monte Carlo simulation that follows the oxygen nuclei in its trajectory until photon emission, considering the changes in spatial distribution of the exact interaction point in the target with incident proton energy due to the large resonance width and proton energy loss, and 16O energy loss and multiple scattering until decay, in the different target layers. Using the detector response functions calculated by MCNP5 simulations, the relative intensities of the three gamma rays were obtained by a least square fit of the response functions, taking into account the Doppler broadening and shift for each gamma ray, to the data in the experimental pulse-height spectrum.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:22:12Z : No. of bitstreams: 1 pontes_w_dr_ilha.pdf: 799811 bytes, checksum: 398dc35d3e3ae3ef3dfe294f8ba6793c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sensores piroelétricos podem ser utilizados para medir a taxa de fluência de energia (intensidade) da radiação X na faixa de diagnóstico médico e de ortovoltagem. Neste trabalho, foi implementado um sistema eletrônico que pode medir taxa de fluência de energia de radiação gama de 1,25 MeV e fótons X de 6 MV e 15 MV. O sistema é constituído por um sensor piroelétrico, um conversor corrente-tensão de alta sensibilidade e um instrumento para registrar a forma de onda e medir o pulso do sinal produzido pelo sensor. Este instrumento pode ser um osciloscópio, um circuito microcontrolado associado a um display de cristal líquido, ou um módulo de aquisição de dados e um laptop. O sensor piroelétrico e o conversor corrente-tensão foram alojados em uma câmara piroelétrica blindada. Seis tipos de sensores piroelétricos foram avaliados, sendo três cerâmicas e três compósitos. Os resultados obtidos com o sistema eletrônico, utilizando os diferentes tipos de sensores, possibilitaram caracterizá-lo em termos de precisão, resolução e sensibilidade. O sistema apresentou resposta linear com a taxa de fluência de energia da radiação, precisão melhor que 3 % e resolução de 5,56 nW/m2. As constantes piezoelétricas d33 dos sensores utilizados não sofreram alteração após os mesmos terem sido irradiados com 45 Gy de radiação na faixa de radioterapia. Estas características, associadas à importância de se medir a taxa de fluência de energia de radiação ionizante, podem tornar o instrumento piroelétrico muito útil no monitoramento de radiação produzida por equipamentos de radioterapia / Pyroelectric sensors have been be used to measure the energy fluence rate (intensity) of x-radiation in the range of medical diagnosis and orthovoltage. In this work, we implemented an electronic system that can measure the energy fluence rate of 1.25 MeV gamma radiation, 6 MV and 15 MV X-photons. The system consists of a pyroelectric sensor, a high sensitivity current-to-voltage converter and an instrument for measuring and recording the waveform of pulses produced by the pyroelectric sensor. This instrument may be an oscilloscope, a microcontrolled circuit associated with a liquid crystal display, or a data acquisition module connected to a laptop. The pyroelectric sensor and the current-tovoltage converter were placed in an shielded pyroelectric camera. Six types of pyroelectric sensors were evaluated, three ceramics and three composites. The results obtained with the electronic system, using different types of sensors, allowed us to characterize it in terms of precision, resolution and sensitivity. The system has linear response to the energy fluence rate of radiation, precision better than 3 % and resolution of 5,6 nW/m2. The piezoelectric constant d33 of the sensors used have not changed after these have been irradiated with 45 Gy of radiotherapy radiation. These characteristics, associated with the importance of measuring the ionizing radiation energy fluence rate may make the pyroelectric instrument very useful in monitoring radiation produced by radiotherapy equipments