O conhecimento preciso do espectro energético de fótons é de extrema importância na radioterapia no que se refere à escolha adequada das doses a que os pacientes são submetidos. Os dados de saída dos detectores de radiação são apenas espectros de altura de pulso (PHD), ao invés de espectros de energia, que correspondem a informações distorcidas sobre a fonte e seus decaimentos devido a diversos erros associados ao processo de cintilação do cristal e à eletrônica. Os resultados medidos foram obtidos com o uso de um detector cintilador de NaI(Tl) e as simulações Monte Carlo foram feitas com o uso do programa EGSnrc. A partir das características do detector obtidas experimentalmente, nossas simulações puderam ser validadas para se aproximarem o mais próximo possível do caso real em laboratório. Dessas medidas experimentais de fontes radioativas de calibração e simulações, foi montada uma matriz resposta inversa que transforma PHD em espectro de energia de fótons. Uma vez que a faixa energética das fontes radioativas medidas teve um limite de 1.6MeV, a matriz resposta também o apresenta, mas que pode ser contornado de acordo com a geometria usada para a obtenção do PHD a ser corrigido. Observa-se que a resposta do detector é diretamente proporcional à energia e assim, dependendo da energia incidente a ser estudada, dois tipos de matriz resposta inversa podem ser aplicadas. Os resultados desta transformação de PHD para espectro de energia de fótons são apresentados. / The accurate knowledge of the photon energy spectrum in radiotherapy is of extremely importance when it comes to the appropriate choice for doses whose patients are submitted. The output data from the radiation detectors is described as pulse high distributions, instead of energy spectra, that correspond to distorted information about the source and its decays due to many errors associated to the crystal scintillation process and the electronics. The measured results were obtained with a NaI(Tl) scintillation detector and Monte Carlo simulations were performed by the EGSnrc program. From the detector characteristics obtained experimentally, the simulations were validated so they could approximate the more real as possible as in laboratory. Using these simulated and experimental calibration sources, an inverse response matrix was built and transforms pulse high distributions in photons energy spectrum. Once the correction energy limit due to the radiation sources used is approximately 1.6 MeV, so the response matrix has a limit, but it can be overcame by the beam incident angle and the geometry used when the pulse high distributions to be corrected is going to be measured. One can realize that the detector response is directly proportional to the incident energy and, when it is intense as in a LINAC or weak as in a calibration source, different types of matrix can be applied. The results from these transformations are presented.

A osteoporose, doença caracterizada pela redução da massa óssea e deterioração da microestrutura óssea, atinge a população idosa e afeta centenas de milhões de pessoas em todo mundo. Por manifestar-se sem causar sintoma visível, o diagnóstico da doença ocorre, na maioria dos casos após lesão ou fratura do osso. Na tentativa de detectar os sinais iniciais da doença, utilizam-se diferentes métodos de avaliação da qualidade óssea baseados na medida da densidade e da arquitetura óssea. Atualmente existe um grande interesse em estabelecer uma correlação entre as medidas de qualidade óssea com as propriedades mecânicas de resistência do osso. Uma estratégia para caracterizar o comportamento mecânico do osso consiste em obter as propriedades da macroestrutura óssea a partir das propriedades da sua microestrutura. Cowin (1985) propõe um modelo mecânico para materiais porosos elástico-lineares supondo que a função resposta mecânica do meio poroso elástico sob deformações infinitesimais é uma função isotrópica do tensor deformação infinitesimal, da fração volumétrica e do tensor textura que caracteriza a simetria do arranjo geométrico do meio poroso. Ao obter uma relação entre as componentes do tensor de elasticidade, as componentes do tensor textura e a fração volumétrica do meio poroso, o autor observa que o tensor de elasticidade obtido não fornece todos os tipos possíveis de simetria do material poroso, restringindo-se apenas à ortotropia e seus casos particulares, tais como a isotropia e a isotropia transversal. O tensor de elasticidade obtido por Cowin (1985) não descreve o comportamento local do meio poroso, pois depende explicitamente das componentes do tensor textura, o qual representa uma medida não local. Esta dissertação tem por objetivo estudar e analisar o modelo proposto por Cowin (1985). Propõe-se neste trabalho uma formulação para a função resposta de materiais porosos elástico-lineares para deformações infinitesimais que descreva o comportamento local do meio poroso. / Osteoporosis, a disease characterized by the reduction of bone mass and deterioration of bone microstructure deterioration, affects the elderly population and hundreds of millions of people worldwide. As a silent disease, its diagnosis occurs, in most cases, after injury, or, bone fracture. In an attempt to detect early signs of the disease, different methods of diagnostic imaging to obtain measures of density and bone architecture are used. Currently, there is great interest in establishing a correlation between the measurements of bone quality with the mechanical properties of bone strength. One strategy to characterize the mechanical behavior of bones is to obtain the properties of its macrostructure from the properties of its microstructure. Cowin (1985) proposes a mechanical model for porous materials by assuming that the mechanical response function of the material under infinitesimal deformation is a function of the infinitesimal deformation tensor, the volume fraction, and the texture tensor that characterizes the symmetry of the geometrical arrangement of the porous medium. By obtaining a relationship between the components of the elasticity tensor, the components of the texture tensor and the volume fraction of the porous medium, the author notes that resulting the elasticity tensor does not yield all possible types of symmetry of the porous material, being restricted to orthotropy and its particular cases, such as the isotropic and transverse isotropy. The elasticity tensor obtained by Cowin (1985) does not describe the local behavior of porous media, and depends explicitly on the fabric tensor components, which represent a non local measure. This dissertation aims to study and analyze the model proposed by Cowin (1985). A formulation for the response function of linear elastic porous materials under infinitesimal deformation that describes the local behavior of the porous medium is also proposed.

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.

A osteoporose, doença caracterizada pela redução da massa óssea e deterioração da microestrutura óssea, atinge a população idosa e afeta centenas de milhões de pessoas em todo mundo. Por manifestar-se sem causar sintoma visível, o diagnóstico da doença ocorre, na maioria dos casos após lesão ou fratura do osso. Na tentativa de detectar os sinais iniciais da doença, utilizam-se diferentes métodos de avaliação da qualidade óssea baseados na medida da densidade e da arquitetura óssea. Atualmente existe um grande interesse em estabelecer uma correlação entre as medidas de qualidade óssea com as propriedades mecânicas de resistência do osso. Uma estratégia para caracterizar o comportamento mecânico do osso consiste em obter as propriedades da macroestrutura óssea a partir das propriedades da sua microestrutura. Cowin (1985) propõe um modelo mecânico para materiais porosos elástico-lineares supondo que a função resposta mecânica do meio poroso elástico sob deformações infinitesimais é uma função isotrópica do tensor deformação infinitesimal, da fração volumétrica e do tensor textura que caracteriza a simetria do arranjo geométrico do meio poroso. Ao obter uma relação entre as componentes do tensor de elasticidade, as componentes do tensor textura e a fração volumétrica do meio poroso, o autor observa que o tensor de elasticidade obtido não fornece todos os tipos possíveis de simetria do material poroso, restringindo-se apenas à ortotropia e seus casos particulares, tais como a isotropia e a isotropia transversal. O tensor de elasticidade obtido por Cowin (1985) não descreve o comportamento local do meio poroso, pois depende explicitamente das componentes do tensor textura, o qual representa uma medida não local. Esta dissertação tem por objetivo estudar e analisar o modelo proposto por Cowin (1985). Propõe-se neste trabalho uma formulação para a função resposta de materiais porosos elástico-lineares para deformações infinitesimais que descreva o comportamento local do meio poroso. / Osteoporosis, a disease characterized by the reduction of bone mass and deterioration of bone microstructure deterioration, affects the elderly population and hundreds of millions of people worldwide. As a silent disease, its diagnosis occurs, in most cases, after injury, or, bone fracture. In an attempt to detect early signs of the disease, different methods of diagnostic imaging to obtain measures of density and bone architecture are used. Currently, there is great interest in establishing a correlation between the measurements of bone quality with the mechanical properties of bone strength. One strategy to characterize the mechanical behavior of bones is to obtain the properties of its macrostructure from the properties of its microstructure. Cowin (1985) proposes a mechanical model for porous materials by assuming that the mechanical response function of the material under infinitesimal deformation is a function of the infinitesimal deformation tensor, the volume fraction, and the texture tensor that characterizes the symmetry of the geometrical arrangement of the porous medium. By obtaining a relationship between the components of the elasticity tensor, the components of the texture tensor and the volume fraction of the porous medium, the author notes that resulting the elasticity tensor does not yield all possible types of symmetry of the porous material, being restricted to orthotropy and its particular cases, such as the isotropic and transverse isotropy. The elasticity tensor obtained by Cowin (1985) does not describe the local behavior of porous media, and depends explicitly on the fabric tensor components, which represent a non local measure. This dissertation aims to study and analyze the model proposed by Cowin (1985). A formulation for the response function of linear elastic porous materials under infinitesimal deformation that describes the local behavior of the porous medium is also proposed.

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 conhecimento preciso do espectro energético de fótons é de extrema importância na radioterapia no que se refere à escolha adequada das doses a que os pacientes são submetidos. Os dados de saída dos detectores de radiação são apenas espectros de altura de pulso (PHD), ao invés de espectros de energia, que correspondem a informações distorcidas sobre a fonte e seus decaimentos devido a diversos erros associados ao processo de cintilação do cristal e à eletrônica. Os resultados medidos foram obtidos com o uso de um detector cintilador de NaI(Tl) e as simulações Monte Carlo foram feitas com o uso do programa EGSnrc. A partir das características do detector obtidas experimentalmente, nossas simulações puderam ser validadas para se aproximarem o mais próximo possível do caso real em laboratório. Dessas medidas experimentais de fontes radioativas de calibração e simulações, foi montada uma matriz resposta inversa que transforma PHD em espectro de energia de fótons. Uma vez que a faixa energética das fontes radioativas medidas teve um limite de 1.6MeV, a matriz resposta também o apresenta, mas que pode ser contornado de acordo com a geometria usada para a obtenção do PHD a ser corrigido. Observa-se que a resposta do detector é diretamente proporcional à energia e assim, dependendo da energia incidente a ser estudada, dois tipos de matriz resposta inversa podem ser aplicadas. Os resultados desta transformação de PHD para espectro de energia de fótons são apresentados. / The accurate knowledge of the photon energy spectrum in radiotherapy is of extremely importance when it comes to the appropriate choice for doses whose patients are submitted. The output data from the radiation detectors is described as pulse high distributions, instead of energy spectra, that correspond to distorted information about the source and its decays due to many errors associated to the crystal scintillation process and the electronics. The measured results were obtained with a NaI(Tl) scintillation detector and Monte Carlo simulations were performed by the EGSnrc program. From the detector characteristics obtained experimentally, the simulations were validated so they could approximate the more real as possible as in laboratory. Using these simulated and experimental calibration sources, an inverse response matrix was built and transforms pulse high distributions in photons energy spectrum. Once the correction energy limit due to the radiation sources used is approximately 1.6 MeV, so the response matrix has a limit, but it can be overcame by the beam incident angle and the geometry used when the pulse high distributions to be corrected is going to be measured. One can realize that the detector response is directly proportional to the incident energy and, when it is intense as in a LINAC or weak as in a calibration source, different types of matrix can be applied. The results from these transformations are presented.

A Função Resposta (FR) foi obtida para os detectores semicondutores Ge e Si(Li) usando o método semiempírico. A FR foi calculada para cinco detectores, 4 de HpGe, de volumes ativos 89 cm3, 50 cm3, 8 cm3 e 5 cm3, e um detector de Si(Li) de 0,143 cm3 de volume ativo. O intervalo de energia estudado dói de 6 keV até 1,5 MeV. Dois tipos de estudos foram realizados neste trabalho. O primeiro estudo foi a dependência da FR com a geometria de detecção. Este estudo envolveu o cálculo da FR para uma geometria denominada simples e a extrapolação da FR calculada. A extração da FR foi realizada para analisar tanto espectros obtidos com uma geometria com blindagem, como espectros onde a distância fonte-detector foi modificada. O segundo estudo foi a dependência da FR com a eletrônica de detecção. Este estudo foi realizado variando-se o tempo de formação de pulso na eletrônica de detecção. O objetivo foi a de verificar a existência ou ausência do efeito do déficit balístico na resolução do detector. Este efeito não foi observado. As componentes da FR que descrevem a região de absorção total da energia dos fótons incidentes, bem como as componentes que descrevem a absorção parcial dessa energia foram estudadas. Particularmente, neste trabalho, foram propostas funções empíricas tanto para o tratamento do espalhamento Compton múltiplo originado no próprio detector (cristal), como para o espalhamento de fótons originado nas vizinhanças do cristal. Um estudo através de simulações via Monte Carlo foi também realizado, para a compreensão das estruturas de espalhamento de fótons produzidas numa blindagem de ferro. Uma proposta de deconvolução de espectros envolvendo radiação espalhada foi estudada, para fins de cálculo da dose depositada no material espalhador. / The Response Function (RF) for Ge and Si(Li) semiconductor detectors was obtained. The RF was calculated for Five detectors, four HpGe with active volumes of 89 cm3, 50 cm3, 8 cm3 and 5 cm3, and one Si(Li) with 0,143 cm3 of active volume. The intervalo f energy studied ranger from 6 keV up to 1,5 MeV. Two kinds of studies were done in this work. The first one was the RF dependence with the detection geometry. Here the calculation of the RF for a geometry named as simple and na extrapolation of that RF, were both done. The extrapolation peocess analyzed both, spectra obtained with a shielding geometry and spectra where the source-detector distance was modified. The second one was the RF dependence with the detection electronics. The purpose was to verify the effect of the ballistic déficit in the resolution of the detector. This effect was not observed. The RF component that describe the region of the total absorption of the energy of the incident phtons, and the partial absorption of this energy, were both treated. In particular, empirical functions were proposed for the treatment of both, the multiple scattering originated in the detector (crystal), and the phton scattering originated in materials of the neighborhood of the crytal. Another study involving Monte Carlo simulations was also done in order to comprehend the photon scattering strutures produced in na iron shield. A deconvolution method is suggested, for spectra related to scattered radition in order to assess the dose delivered to the scattered.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1565570 bytes, checksum: 641bee91a3e1ec7240272fff8310ca82 (MD5) Previous issue date: 2006-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work it is discussed the improvement in the modal test for obtaining the Frequency Response Function (FRF) in low natural frequency structures by using as exciter an instrumented hammer. There are two conflicting needs in this kind of test: on the one hand, the low natural frequencies of the structure, which are usually associated with low damping, demand long acquisition time so that good resolution in the spectrum may exist. On the other hand, the sampling rate must be increased to correctly catch the short duration signal of the hammer. This leads to an elevated number of points in the signal to be acquired, and there may eventually be limitation on such number of points when using spectrum analyzers in the acquisition and obtaining of the FRFs. Thus, in this work, the selective decimation technique explored for the improvement of the test. The work includes the construction of a prototype with two degrees of freedom (S2GL) to serve as case study for the tests enabling the theoretical and experimental Frequency Response Functions (FRF) to be compared, as well as adjusting the parameters of the model. The MATLAB programming language was used for obtaining the FRFs. The efficiency of the improvement applied was verified through the frequency spectra, in which it was observed significant resemblance between the non-decimated FRF with the acquisition having a high number of points, and the decimated FRF with smaller number of points and selected so that it could preserve the correct detection of the hammer signal. / Neste trabalho discute-se o aprimoramento do teste modal para obtenção da Função Resposta em Freqüência (FRF) em estruturas de baixas freqüências naturais utilizando como excitador um martelo instrumentado. Há duas necessidades conflitantes neste tipo de teste: de um lado, as baixas freqüências naturais da estrutura, usualmente associadas com baixo amortecimento, requerem um tempo longo de aquisição para haver boa resolução no espectro. Por outro lado, a taxa de amostragem deve ser elevada para captar corretamente o sinal de curta duração do martelo. Isto leva a um número elevado de pontos no sinal a ser adquirido, havendo eventualmente limitação de tal número de pontos ao se utilizar analisadores de espectro na aquisição e obtenção das FRFs. Neste sentido, neste trabalho foi explorada a técnica de decimação seletiva para aprimoramento do teste. O trabalho inclui a construção de um protótipo com dois Graus de Liberdade (S2GL) para servir como objeto de estudo para os testes deste aprimoramento, permitindo assim, comparar as Funções Resposta em Freqüências (FRF) teóricas e experimentais, bem como ajustar os parâmetros do modelo. Utilizou-se da linguagem de programação MATLAB® para a obtenção das FRFs. A eficiência do aprimoramento empregado foi verificada através dos espectros de freqüência, onde observou-se uma significativa similaridade entre a FRF não decimada com a aquisição possuindo um número elevado de pontos e a FRF decimada com menor número de pontos e selecionada de modo a preservar a correta detecção do sinal do martelo.

A Função Resposta (FR) foi obtida para os detectores semicondutores Ge e Si(Li) usando o método semiempírico. A FR foi calculada para cinco detectores, 4 de HpGe, de volumes ativos 89 cm3, 50 cm3, 8 cm3 e 5 cm3, e um detector de Si(Li) de 0,143 cm3 de volume ativo. O intervalo de energia estudado dói de 6 keV até 1,5 MeV. Dois tipos de estudos foram realizados neste trabalho. O primeiro estudo foi a dependência da FR com a geometria de detecção. Este estudo envolveu o cálculo da FR para uma geometria denominada simples e a extrapolação da FR calculada. A extração da FR foi realizada para analisar tanto espectros obtidos com uma geometria com blindagem, como espectros onde a distância fonte-detector foi modificada. O segundo estudo foi a dependência da FR com a eletrônica de detecção. Este estudo foi realizado variando-se o tempo de formação de pulso na eletrônica de detecção. O objetivo foi a de verificar a existência ou ausência do efeito do déficit balístico na resolução do detector. Este efeito não foi observado. As componentes da FR que descrevem a região de absorção total da energia dos fótons incidentes, bem como as componentes que descrevem a absorção parcial dessa energia foram estudadas. Particularmente, neste trabalho, foram propostas funções empíricas tanto para o tratamento do espalhamento Compton múltiplo originado no próprio detector (cristal), como para o espalhamento de fótons originado nas vizinhanças do cristal. Um estudo através de simulações via Monte Carlo foi também realizado, para a compreensão das estruturas de espalhamento de fótons produzidas numa blindagem de ferro. Uma proposta de deconvolução de espectros envolvendo radiação espalhada foi estudada, para fins de cálculo da dose depositada no material espalhador. / The Response Function (RF) for Ge and Si(Li) semiconductor detectors was obtained. The RF was calculated for Five detectors, four HpGe with active volumes of 89 cm3, 50 cm3, 8 cm3 and 5 cm3, and one Si(Li) with 0,143 cm3 of active volume. The intervalo f energy studied ranger from 6 keV up to 1,5 MeV. Two kinds of studies were done in this work. The first one was the RF dependence with the detection geometry. Here the calculation of the RF for a geometry named as simple and na extrapolation of that RF, were both done. The extrapolation peocess analyzed both, spectra obtained with a shielding geometry and spectra where the source-detector distance was modified. The second one was the RF dependence with the detection electronics. The purpose was to verify the effect of the ballistic déficit in the resolution of the detector. This effect was not observed. The RF component that describe the region of the total absorption of the energy of the incident phtons, and the partial absorption of this energy, were both treated. In particular, empirical functions were proposed for the treatment of both, the multiple scattering originated in the detector (crystal), and the phton scattering originated in materials of the neighborhood of the crytal. Another study involving Monte Carlo simulations was also done in order to comprehend the photon scattering strutures produced in na iron shield. A deconvolution method is suggested, for spectra related to scattered radition in order to assess the dose delivered to the scattered.

A calibração, por definição, é o processo pelo qual se estabelece uma relação entre valores de medição de um padrão, com as suas respectivas incertezas, e as indicações com as incertezas associadas do instrumento de medição a ser calibrado. Um protocolo de calibração descreve a metodologia a ser aplicada em um processo de calibração. O método escolhido para a obtenção deste protocolo foi o da espectrometria de feixe de raios X associada à simulação pelo método de Monte Carlo, fundamentado no fato de que ambos são considerados métodos absolutos na determinação de parâmetros de feixes de radiação. Neste trabalho foi utilizado o método de Monte Carlo utilizado para obter a função resposta do detector utilizada para a correção dos espectros obtidos do feixe primário de radiação X; deste modo foram calculadas as taxas de kerma destes feixes e comparadas aos valores obtidos com as câmaras de ionização padrão secundário do Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN (LCI/IPEN). Foram obtidos os coeficientes de calibração para o sistema padrão com diferenças em relação ao fornecido pelo laboratório primário entre 1,3% e 15,3%. Os resultados obtidos indicaram a viabilidade do estabelecimento deste protocolo de calibração utilizando a espectrometria como padrão de referência, com incertezas relativas de 0,62% para k=1. As incertezas associadas ao método proposto foram satisfatórias, para um laboratório padrão secundário e comparáveis a um laboratório primário. / Calibration, by definition, is the process that establishes a relation between the measurement values of a standard, with their respective uncertainties, and the indications with the associated uncertainties of an instrument to be calibrated. A calibration protocol describes the methodology to be applied during the calibration process. The chosen method to obtain this protocol was the use of the X-ray beam spectrometry associated with Monte Carlo mathematical simulation, based on the fact that both are considered primary methods for x radiation beams parameters determination. The work consists in obtaining the detector response function using the Monte Carlo method for the correction of the X radiation primary beam spectra obtained. After that, the kerma rates values were calculated and compared to those obtained with the secondary standard ionization chambers of the Calibration Laboratory of IPEN. The calibration coefficients for the standard ionization chambers were found with differences from that provided by the primary laboratory between 1.3% and 15.31%. The results indicated the feasibility of establishing a protocol for the calibration of instruments using spectrometry as a reference standard, with relative uncertainties of 0.62% for k = 1. The uncertainties associated with the proposed method were satisfactory for a secondary standard laboratory and comparable to a primary laboratory.