Neste trabalho foram realizados testes de estabilidade e de caracterização de uma câmara de ionização de ar-livre com cilindros concêntricos da marca Victoreen, modelo 481. Os testes foram feitos utilizando feixes diretos de mamografia como uma contribuição para a implantação desta câmara como sistema padrão primário para a grandeza kerma no ar. Os testes de caracterização realizados foram: curva de saturação, eficiência de coleção de íons, efeito de polaridade, linearidade da resposta com a taxa de kerma no ar e linearidade da resposta com a variação volumétrica. O teste de eficiência de coleção de íons possibilitou a determinação do fator de correção para recombinação iônica. A maioria dos testes realizados esteve em conformidade com os limites estabelecidos por normas internacionais. Foram obtidos os fatores de correção para atenuação de fótons no ar para as qualidades de mamografia com filtros de alumínio e molibdênio. Foram determinados também os fatores de correção para transmissão e espalhamento de fótons nas bordas do diafragma para as qualidades de mamografia com filtro de alumínio e para a qualidade padrão de mamografia com filtro de molibdênio. / At this work stability and characterization tests were undertaken on a Victoreen free-air ionization chamber, model 481. The tests were realized using direct X-ray beams as a contribuition for its establishment as a primary standard system of the quantity air kerma. The characterization tests were: saturation curve, ion collection efficiency, polarity effect, response linearity with the air kerma rate and response linearity with the chamber volume variation. The ion collection efficiency allowed the determination of the ion recombination factor. Most of the test results showed agreement with the limits established by international standards. Furthermore, the air attenuation factors for the mammography beams with aluminum and molybdenum filters were obtained. The factors for photon transmission and scattering at the diaphragm edges were also determined for mammography beams with aluminum filter and for the standard beam with molybdenum filter.

Neste trabalho foram realizados testes de estabilidade e de caracterização de uma câmara de ionização de ar-livre com cilindros concêntricos da marca Victoreen, modelo 481. Os testes foram feitos utilizando feixes diretos de mamografia como uma contribuição para a implantação desta câmara como sistema padrão primário para a grandeza kerma no ar. Os testes de caracterização realizados foram: curva de saturação, eficiência de coleção de íons, efeito de polaridade, linearidade da resposta com a taxa de kerma no ar e linearidade da resposta com a variação volumétrica. O teste de eficiência de coleção de íons possibilitou a determinação do fator de correção para recombinação iônica. A maioria dos testes realizados esteve em conformidade com os limites estabelecidos por normas internacionais. Foram obtidos os fatores de correção para atenuação de fótons no ar para as qualidades de mamografia com filtros de alumínio e molibdênio. Foram determinados também os fatores de correção para transmissão e espalhamento de fótons nas bordas do diafragma para as qualidades de mamografia com filtro de alumínio e para a qualidade padrão de mamografia com filtro de molibdênio. / At this work stability and characterization tests were undertaken on a Victoreen free-air ionization chamber, model 481. The tests were realized using direct X-ray beams as a contribuition for its establishment as a primary standard system of the quantity air kerma. The characterization tests were: saturation curve, ion collection efficiency, polarity effect, response linearity with the air kerma rate and response linearity with the chamber volume variation. The ion collection efficiency allowed the determination of the ion recombination factor. Most of the test results showed agreement with the limits established by international standards. Furthermore, the air attenuation factors for the mammography beams with aluminum and molybdenum filters were obtained. The factors for photon transmission and scattering at the diaphragm edges were also determined for mammography beams with aluminum filter and for the standard beam with molybdenum filter.

A mamografia é um método de diagnóstico por imagem que utiliza radiação X. No controle de qualidade dos mamógrafos, as câmaras de ionização são usadas para verificar se os parâmetros de exposição das pacientes estão corretos. Contudo, as câmaras de ionização comerciais para dosimetria em mamografia representam alto custo para clínicas de pequeno e médio porte que desejam ter esse equipamento ou para profissionais que trabalham com controle de qualidade. Assim, a característica inovadora deste trabalho foi desenvolver câmaras de ionização para este fim. Neste trabalho foram projetadas, construídas e caracterizadas câmaras de ionização para feixes de radiação X, no intervalo de energia de mamografia. As câmaras de ionização foram caracterizadas em feixes padronizados de radiação X no LCI/IPEN. Os testes principais de caracterização das câmaras de ionização foram: curva de saturação, linearidade da resposta, dependência energética e angular. Os testes de estabilidade da resposta das câmaras de ionização também foram realizados, apresentando resposta dentro de 2,0 % para estabilidade em longo prazo. Os resultados dos demais testes foram em conformidade com normas internacionais. Essas câmaras de ionização foram ainda submetidas a testes de controle de qualidade de mamógrafos quanto à linearidade das taxas de kerma no ar, à determinação das camadas semirredutoras e das doses glandulares médias. Para a linearidade da taxa de kerma, os valores obtidos foram abaixo dos 10 %, como estabelecido em norma. A dose glandular determinada com as câmaras desenvolvidas apresentaram valores comparáveis com os da câmara de referência testada, com variação prevista em recomendações internacionais. / Mammography is an imaging method that uses X-rays. The use of ionization chambers in mammography quality control programs presents an essential role which is to verify whether the parameters of the patient exposure are correct. However, the commercial ionization chambers for dosimetry in mammography represent a high cost for small and medium size clinics that wish to have this equipment or for professionals that work with quality control programs. The innovative feature of this work was to develop ionization chambers for this purpose. In this work ionization chambers for X radiation beams in the mammography energy range were designed, constructed and characterized. The ionization chambers were tested in standard X radiation beams at the LCI/IPEN. The main characterization tests performed with the ionization chambers were: saturation curve, linearity of response, angular and energy dependence. The response stability tests of the ionization chambers were also conducted at the LCI, presenting results within 2.0 % for long-term stability. The results of the remaining tests are in accordance with international standards. These ionization chambers were also submitted to quality control tests of mammography equipment: linearity of the air kerma rates, determination of half-value layers and mean glandular doses. The results for air kerma rate linearity were less than 10 %, as recommended in international standards. The mean glandular dose obtained with the developed chambers presented values comparable to those of commercial ionization chambers tested, with an estimated variation within international standards.

O objetivo deste trabalho foi estabelecer uma metodologia de calibração em termos de dose absorvida na água para câmaras de ionização de placas paralelas a serem utilizadas em feixes de radiação X de energia baixa (10 kV a 100 kV) para fins terapêuticos. Atualmente, no Brasil nenhum laboratório de calibração está oferecendo este tipo de serviço. Para o estabelecimento desta metodologia de calibração foram utilizadas duas câmaras de ionização PTW modelos 23344. Ambas as câmaras foram caracterizadas e testadas qualitativamente segundo recomendações de normas internacionais. Os testes de caracterização realizados foram: a medição da taxa de dose mínima efetiva, a curva de saturação, a eficiência da coleção de íons, a resposta quanto ao efeito da polaridade e a linearidade da câmara com a resposta. Os testes de controle de qualidade aplicados foram: estabilidade em curto e longo prazos, fuga de corrente sem irradiação, fuga de corrente após-irradiação e tempo de estabilização. Para a implantação da metodologia, foram estabelecidas as qualidades de radiação de T-10 a T-100, seguindo as recomendações do código de prática da AIEA. Desta forma, foi possível determinar a grandeza de referência, dose absorvida na água, utilizando-se as duas câmaras de ionizações e em todas as qualidades estabelecidas. / The objective of this study was to establish a calibration methodology in terms of absorbed dose to water for parallel plate ionization chambers to be used in low energy X rays beams (10kV to 100kV) for therapy purposes. Currently, in Brazil no calibration laboratory is offering this type of service. In order to establish this calibration methodology was used two ionization chambers PTW models 23344. Both chambers were characterized and tested qualitatively according to recommendations of international standards. The characterization tests performed were: measuring the effective minimum dose rate, the saturation curve, the efficiency of ions collection, polarity effect and the linearity of the ionization chamber with the response. The quality control tests applied were: stability in the short and long term, leakage current without irradiation, leakage current after irradiation and settling time. For the implementation of the methodology, the radiation qualities the T- 10 to T-100 were established, following the recommendations of the IAEA code of practice. Thus, it was possible to determine the magnitude of reference absorbed dose in water, using the two ionization chambers in the all established qualities.

Um sistema de referência para determinação do equivalente de dose pessoal, HP (10), e um programa de controle da qualidade de sistemas geradores de raios X utilizados em radioproteção inclui a verificação periódica da constância dos feixes de raios X empregados na calibração de instrumentos medidores de radiação em laboratórios de calibração de instrumentos. Neste trabalho foram desenvolvidas duas câmaras de ionização de placas paralelas inseridas em objetos simuladores de tronco humano. Uma das câmaras de ionização possui eletrodo coletor de grafite, para a medida do equivalente de dose pessoal; a segunda câmara de ionização foi confeccionada com eletrodo coletor de alumínio para, juntamente com a primeira câmara de ionização, formarem um sistema Tandem. A dependência energética diferente da resposta das duas câmaras de ionização é que permite a formação do sistema Tandem, que apresenta grande utilidade na verificação da constância de feixes de radiação X. Foram ainda implantados feixes padronizados de radiação X de energias médias (48 keV a 118 keV), nível radioproteção, por meio do desenvolvimento de uma metodologia dosimétrica e da análise dos parâmetros físicos destes feixes. As câmaras desenvolvidas foram testadas em relação às suas características operacionais e foram calibradas em feixes de radiação X, níveis radioproteção, radiodiagnóstico, mamografia e radioterapia, e ainda em campos de radiação gama, seguindo as recomendações internacionais. Apresentaram bom desempenho. Foi estabelecido o procedimento da determinação do equivalente de dose pessoal, Hp (10). / A reference system for the determination of the personal dose equivalent, HP (10), and a quality control program of X-ray equipments used in radioprotection require the periodic verification of the X-ray beams constancy. In this work, two parallel-plate ionization chambers were developed with inner electrodes of different materials, and inserted into PMMA slab phantoms. One ionization chamber was developed with inner carbon electrodes and the other with inner aluminium electrodes. The two ionization chambers can be used as a Tandem system. The different energy response of the two ionization chambers allowed the development of the Tandem system that is very useful for the checking of the constancy of beam qualities. Standard intermediary energy X-ray beams (from 48 keV to 118 keV), radioprotection level, were established through the development of a dosimetric methodology and the analysis of their physical parameters. The ionization chambers were studied in relation to their operational characteristics, and they were calibrated in X-ray beams (radioprotection, diagnostic radiology, mammography and radiotherapy levels) in accordance to international recommendations. They presented good performance. The determination procedure of personal dose equivalent, HP (10), was established.

O uso de Tomografia Computadorizada (CT) para procedimentos de imagiologia vem crescendo cada vez mais devido aos avanços da tecnologia dos equipamentos de CT, que permitem a obtenção de imagens com melhor resolução do que por outras técnicas, sendo consequentemente responsável pelo aumento da dose de radiação no paciente durante o procedimento. Isso acarretou uma maior preocupação com as doses recebidas pelos pacientes que se submetem a esse tipo de exame. Para a realização da dosimetria de feixes de CT, o instrumento mais utilizado é a câmara de ionização do tipo lápis, pois este dosímetro apresenta uma resposta uniforme ao feixe de radiação incidente em todos os ângulos. A câmara convencional que se encontra disponível no mercado apresenta um comprimento de volume sensível de 10 cm; entretanto, alguns estudos têm mostrado que esse dosímetro tem subestimado os valores de dose. Portanto, neste trabalho optou-se por desenvolver no Laboratório de Calibração de Instrumentos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (LCI-IPEN/CNEN) duas câmaras de ionização, fazendo uso de materiais nacionais de baixo custo, com comprimentos de volume sensível de 10 cm e 30 cm. A caracterização destas câmaras foi realizada e os resultados se apresentaram dentro dos limites recomendáveis internacionais. Como uma aplicação, as câmaras desenvolvidas, juntamente com uma câmara comercial, foram testadas em um tomógrafo clínico. As câmaras de ionização desenvolvidas foram analisadas de maneira completa, para os seus possíveis usos. / The use of computed tomography (CT) for imaging procedures is growing due to advances in the CT equipment technology, because they allow the obtention of images with better resolution than through other techniques. Therefore, they are responsible for increasing the dose radiation of patients during the procedure. This fact led to a greater concern about the doses received by patients who undergo this type of examination. To perform the dosimetry in CT beams, the most widely used instrument is the pencil type ionization chamber, because this dosimeter has a uniform response to the incident radiation beam for all angles. The conventional ionization chamber, which is available on the market, has a sensitive volume length of 10 cm; however, some studies have shown that this dosimeter has underestimated the dose values. Therefore, in this study two ionization chambers with sensitive volume lengths of 10 cm and 30 cm, making use of low cost national materials, were developed at the Calibration Laboratory of Instruments (LCI-IPEN/CNEN). The characterization of these chambers was performed, and the results were obtained within the international recommended limits. As an application, the developed ionization chambers and a commercial chamber were tested in a clinical tomographer. The developed ionization chambers were analyzed in a complete way for their possible uses.

A determinação experiemntal da seção de choque de produção de raios X induzida por feixe de íons tem sido objeto de vários trabalhos nas últimas décadas, tendo em vista que este é um dos principais fatores que afetam a quantificação composicional de uma análise PIXE baseada em parâmetro fundamentais ( standardless). Compilações recentes de dados indicam a necessidade de um maior número de medidas experimentais das seções de choque de produção de raios X das várias camadas eletrônicas e com incidência de prótons e partículas alfa, dos coeficientes de fluorescência, Coster-Kronig e frações de intensidade de linhas. Avanços tecnológicos e computacionais permitem a atualização destas bases de dados, facilitama revisão da literatura, a comparação entre trabalhos e abordagens mais refinadas de parâmetros até o momento negligenciados. Por exemplo, a produção de filmes homgêneos ultrafinos (da ordem de alguns nm), que satisfazem as aproximações necessárias para obtenção experimental de parâmetros atômicos; a produção de detectores Si(Li) sem região inativa de detecção (dead layer); o desenvolvimento de códigos de ajuste para uso em computadores pessoais, que tenham a capacidade de ajuste de muitas linhas simultâneas com funções não-analíticas, e que levam em conta fenômenos físicos de processo de detecção. Este trabalho se utilizou desses avanços, tendo como objetivo principal a determinação experimental de seções de choque de produção de raios X das camadas eletrônicas K e L pela incidência de prótons e partículas alfa, para elementos selecionados. Os resultados obtidos contribuíram para preencher lacunas observadas nas bases de dados experimentais bem como propor valores de coeficientes de flourescência que permitiram maior concordância dos dados com os modelos teóricos Com o detalhamento da função resposta do detector, que passou a levar em conta a coleção incompleta de cargas no detector, foi possível constatar os efeitos de ionização múltipla dos átomos da amostra. Embora a importância desse efeito em PIXE seja reconhecida na literatura, ele é raramente percebido com detectores de Si(Li). A aplicação de parâmetros fundamentais em análises PIXe standardless foi estudada relacionando a concentração de elementos traço com a cor de amostras de opala do RS.

Dados experimentais de seção de choque de produção de raios X de subcamadas L de Ag e de Ru foram obtidos de espectros de emissão de raios X (PIXE) induzidos por prótons e por partículas alfa. Foram utilizadas amostras de filmes finos monoelementares produzidos com a técnica magnetron sputtering e caracterizadas com Rutherford backscatering spectroscopy (RBS). A metodologia incluiu a determinação de parâmetros experimentais tais como a eficiência do detector de estado sólido e características geométricas do sistema de medida. Foram obtidos espectros PIXE para energias de prótons variando entre 0,7-2,0 MeV, e para energias de partículas alfa entre 4,0-6,9 MeV. A metodologia experimental foi validada pela concordância observada entre os dados de seções de choque de ionização de camadas K, induzida por prótons, para Al, Ti, Fe e Ni, com valores da literatura, que são bem estabelecidos. A contribuição de cada linha L nos espectros de Ag e Ru foi determinada com um ajuste numérico considerando nove gaussianas. Os valores de seção de choque de produção de raios X de camada L induzida por prótons e partículas alfa estão de acordo com trabalhos de outros autores. Para Ru, o único dado experimental disponível na literatura para comparação também é coerente. A teoria ECPSSR subestima os valores de seção de choque de produção de raios X para subcamadas L de Ag, mas mostra boa concordância com os dados inéditos para Ru. / Experimental data of L-subshell X-ray production cross section for Ag and Ru were determined from proton and alpha particle induced X ray emission (PIXE) spectra. Measurements were performed in mono elemental thin films produced by magnetron sputtering and characterized with Rutherford backscattering spectrometry (RBS). The proposed methodology required the determination of several experimental parameters such as the detector efficiency and geometric characteristic of the detector in the experimental setup. PIXE spectra were acquired in the energy range of 0.7-2.0 MeV for protons and 4.0-6.9 MeV for alpha particles. The procedures employed in the cross section determination were validated by the comparison between the data obtained for K shell ionization cross sections for elements Al, Ti, Fe and Ni and those from the literature, which are well established. The contribution of each line in Ag and Ru spectra was determined with a numerical adjustment considering 9 Gaussian curves. The values of L-shell X-ray production cross sections induced by protons and alpha particles agree with the literature. For Ru, the only data available for comparison is compatible as well. The ECPSSR theory underestimates the X-ray production cross sections experimental values for all Ag L-subshells, but it shows good agreement with the new data for Ru.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseIPS.pdf: 801871 bytes, checksum: dd42e6e9a066cde952493c240cc0ebd2 (MD5) Previous issue date: 2004-03-26 / Universidade Federal de Minas Gerais / Complex polyatomic compounds are increasingly being used for modern technological applications, e.g., those related to the semiconductor industry, generation of new materials etc. However, there is a big lack of knowledge of the fundamental properties of such relevant chemical species, and more investigations of them are highly desirable. In the above context, we have studied electron impact partial and total ionization cross sections, in the energy range of Emin 1000 eV for molecules like CHF3, C2F6, CF3Cl and C2H4. A time-of-flight mass spectrometer developed at the Laboratório de Espalhamento de Elétrons, at the chemistry department of UFSCar, was used to perform these studies. Absolute scattering cross sections were obtained using the relative flow technique. Also, we have begun studies using the synchrotron radiation in pulsed mode with a view to determine the photoionization cross sections at the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. In this work we have tested the viability of this method to determine the photoionization cross section by studying the gases for which these cross sections are already present in the literature. / Atualmente o uso de compostos poliatômicos complexos tem aumentado bastante em aplicações tecnológicas modernas associadas, por exemplo, à indústria de semicondutores, produção de novos materiais, etc. Nota-se, no entanto, uma carência grande de conhecimentos de propriedades fundamentais de muitas espécies químicas relevantes nas aplicações mencionadas e é altamente interessante que mais investigações sejam feitas. Sendo assim, realizamos o estudo de Seção de Choque Parciais e Total de Ionização por impacto eletrônico na faixa de energia de Emin a 1000 eV para as moléculas de CHF3, C2F6, CF3Cl e C2H4. Para realizar essas medidas utilizamos um espectrômetro de massas por tempo de vôo desenvolvido no Laboratório de Espalhamento de Elétrons do Departamento de Química da UFSCar. As medidas absolutas de Seções de Choque foram obtidas através da técnica de fluxo relativo. Iniciamos, também, estudos com o uso da radiação síncrotron no modo pulsado (single bunch) no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron visando à determinação de seções de choque de fotoionização. Neste trabalho testamos a viabilidade dessa metodologia através da determinação de Seção de Choque Parcial de Fotoionização de gases para os quais essas grandezas já são conhecidas na literatura.

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-16Bitstream added on 2014-08-27T15:57:03Z : No. of bitstreams: 1 000780416.pdf: 1903514 bytes, checksum: 03a551a777f464409ad2b066766feffa (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho desenvolve uma investigação teórica sobre o gradiente de pH em uma região delimitada por duas membranas que se ionizam em equilíbrio com uma solução eletrolítica. O objetivo foi de aplicar esta teoria para o espaço intermembranar da mitocôndria, investigando uma possível relação entre a ionização dos fosfolipídeos que constituem estas membranas e o controle de pH . O modelo utiliza a aproximação de campo médio, resolvendo-se a equação de Poisson-Boltzmann para um sistema composto por dois planos infinitos, fixos e separados por uma distância L. A densidade superficial de carga em cada plano é função da ionização dos grupos que o compõem e, portanto, dependente do equilíbrio químico com a solução circundante. Dois sistemas foram considerados, o primeiro com a solução contendo apenas os contraíons provenientes da ionização e o segundo contendo, uma solução eletrolítica, além dos contraíons. Foram analisados o potencial eletrostático médio e o pH em função da distância, variando-se a concentração de sal e a área disponível por molécula ionizável. O comportamento resultante mostra que a ionização contribui para manter o valor do pH estável nas vizinhanças da membrana. Assim, o gradiente de pH no espaço intermembranar da mitocôndria pode estar associado à ionização das moléculas que a compõem / This work develops a theoretical model to investigate the pH gradient in a region bounded by two phospholipid bilayers that ionize in equilibrium with an electrolytic solution. The objective was to apply this theoretical model to the mitochondrial intermembrane space by investigating a possible relationship between the ionization of the phospholipids of the membrane and the pH control. The theoretical model was based on a mean field approximation. The Poisson – Boltzmann equation was solved for a system composed by two infinite planes separated by a distance L. The surface charge density in each plane is a function of the ionization of their ionizing groups and therefore dependent on the chemical equilibrium with the surrounding solution. Two systems were considered, the first takes into account only the counterions from the ionization. The second takes into account also the presence of an electrolyte besides the counterions. For these two systems the mean electrostatic potential and the pH were analyzed as a function of the distance from the charged planes for different values of both the added salt concentration and the cross section of the ionizable groups. The results obtained evidence that the ionization contributes to maintain the pH value stable near the membranes. These results suggest that the pH gradient in the mitochondrial intermembrane space is likely to be associated to the ionization of the phospholipid molecules