Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-19T19:43:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207185.pdf: 624238 bytes, checksum: 32d32dfff83395bc452154449d960ee3 (MD5) / O procedimento de Bethe para obter uma expressão assintótica para a seção de choque total para o espalhamento inelástico foi extendido para descrever as reações de ionização múltipla. Pelo ajuste entre as razões das seções de choque para ionização múltipla fornecidas na literatura, a seção de choque de ionização pode ser dada como função da reação de ionização simples. O presente formalismo é conceitualmente mais direto para aplicação. Comparações foram apresentadas com predições de recentes métodos semi-empíricos publicados e com dados experimentais fornecidos para o argônio. A seção de choque resultante apresentou boa concordância com os experimentos de ionização do argônio para 2 £ n £ 8 por impacto rápido de elétron. Nós consideramos uma regra para a correlação eletrônica na produção de íons multiplamente carregados pela ionização dupla do mercúrio em colisões rápidas elétron-átomo. Se os elétrons estão correlacionados, então a transição de um elétron pode afetar o nível de energia do outro elétron. Assim, a correlação entre as transições de diferentes elétrons está ligada a uma correlação eletrônica espacial devido a interação de coulomb elétron-elétron. A reação de ionização dupla do mercúrio para altas energias de impacto (E) foi considerada em termos do mecanismo TWO-STEP, onde a contribuição para a seção de choque total para ionização dupla depende com E-1/2 multiplicada pelo quadrado da seção choque de ionização simples. Comparações entre o mesmo modelo aplicado para o átomo de hélio mostra o mesmo comportamento no regime assintótico ocorrido no mercúrio.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-18T14:37:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 201363.pdf: 975936 bytes, checksum: f7525674041657d3e9ae0fea57d620fe (MD5) / Os potenciais de ionização e as seções de choque de ionização múltipla do Hg n+ (para n=3-7 e 1-7, respectivamente) foram determinadas para energia de impacto de elétrons que varia de próximo ao limiar a 1000eV, através de análise do estado final dos íons por tempo-de-vôo. Uma descrição detalhada do arranjo experimental utilizado é fornecida. Os valores presentes para as seções de choque são comparados a dados disponíveis. A seção de choque para a ionização dupla do mercúrio é analisada fenomenologicamente de modo a identificar a contribuição do mecanismo two-step, que ocorre em segunda ordem pela interação entre o projétil e o alvo, considerados sob o modelo de partículas independentes. A região de validade da hipótese two-step em Hg é comparada à mesma reação ocorrendo em hélio.

Tendo em vista a importância da calibração de instrumentos medidores de radiação e do conhecimento das principais características destes instrumentos, diversos tipos de câmaras de ionização foram intercomparados em termos de seus coeficientes de calibração e dependência energética, em feixes padrões de raios X, níveis radioterapia, radiodiagnóstico e radioproteção. Foi realizada uma intercomparação de activímetros utilizados em medicina nuclear, com três radionuclídeos: 67Ga, 201Tl e 99mTc. Todos os activímetros que participaram da intercomparação apresentaram resultados dentro dos limites recomendados pela norma CNEN-NE-3.05. Para completar o conjunto de qualidades de radiação do Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN, foram estabelecidos feixes de radiação-X, nível radioproteção e radioterapia de energias baixas, seguindo recomendações internacionais. Três metodologias para a obtenção de coeficientes de calibração de câmaras de ionização não seladas em feixes de radiação-X foram estudadas e comparadas. Um conjunto de câmaras de ionização Victoreen, especialmente projetado para uso em intercomparações laboratoriais, foi submetido a testes de caracterização. O desempenho destas câmaras mostrou que elas podem ser utilizadas em feixes de radiação-X nível radioproteção de maneira segura, visto que nestes feixes estas câmaras apresentaram resultados em conformidade com recomendações internacionais. No entanto, seu uso em feixes de radioterapia e de radiodiagnóstico deve ser feito com algumas considerações, pois especialmente nos testes de dependência energética e de tempo de estabilização, estas câmaras não atenderam às respectivas recomendações internacionais. Este trabalho apresenta dados sobre o desempenho de diversos modelos de câmaras de ionização em diferentes feixes de radiação-X, fornecendo uma ferramenta para a escolha do instrumento mais adequado para a realização de medições em feixes de radiação ionizante / Since the calibration of radiation measurement instruments and the knowledge of their major characteristics are very important subjects, several different types of ionization chambers were intercompared in terms of their calibration coefficients and their energy dependence, in radiotherapy, diagnostic radiology and radioprotection standard beams. An intercomparison of radionuclide calibrators for nuclear medicine was performed, using three radionuclides: 67Ga, 201Tl and 99mTc; the results obtained were all within the requirements of the national standard CNEN-NE-3.05. In order to complete the range of radiation qualities of the Calibration Laboratory of IPEN, standard radiation beam qualities, radiation protection and low energy radiation therapy levels, were established, according international recommendations. Three methodologies for the calibration of unsealed ionization chambers in X-ray beams were studied and compared. A set of Victoreen ionization chambers, specially designed for use in laboratorial intercomparisons, was submitted to characterization tests. The performance of these Victoreen ionization chambers showed that they are suitable for use in radioprotection beams, because the results obtained agree with international recommendations. However, these Victoreen ionization chambers can be used in radiotherapy and diagnostic radiology beams only with some considerations, since their performance in these beams, especially in relation to the energy dependence and stabilization time tests, did not agree with the international recommendations for dosimeters used in radiotherapy and diagnostic radiology beams. This work presents data on the performance of several types of ionization chambers in different X-ray beams, that may be useful for choosing the appropriate instrument for measurements in ionizing radiation beams.

Tendo em vista a importância da calibração de instrumentos medidores de radiação e do conhecimento das principais características destes instrumentos, diversos tipos de câmaras de ionização foram intercomparados em termos de seus coeficientes de calibração e dependência energética, em feixes padrões de raios X, níveis radioterapia, radiodiagnóstico e radioproteção. Foi realizada uma intercomparação de activímetros utilizados em medicina nuclear, com três radionuclídeos: 67Ga, 201Tl e 99mTc. Todos os activímetros que participaram da intercomparação apresentaram resultados dentro dos limites recomendados pela norma CNEN-NE-3.05. Para completar o conjunto de qualidades de radiação do Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN, foram estabelecidos feixes de radiação-X, nível radioproteção e radioterapia de energias baixas, seguindo recomendações internacionais. Três metodologias para a obtenção de coeficientes de calibração de câmaras de ionização não seladas em feixes de radiação-X foram estudadas e comparadas. Um conjunto de câmaras de ionização Victoreen, especialmente projetado para uso em intercomparações laboratoriais, foi submetido a testes de caracterização. O desempenho destas câmaras mostrou que elas podem ser utilizadas em feixes de radiação-X nível radioproteção de maneira segura, visto que nestes feixes estas câmaras apresentaram resultados em conformidade com recomendações internacionais. No entanto, seu uso em feixes de radioterapia e de radiodiagnóstico deve ser feito com algumas considerações, pois especialmente nos testes de dependência energética e de tempo de estabilização, estas câmaras não atenderam às respectivas recomendações internacionais. Este trabalho apresenta dados sobre o desempenho de diversos modelos de câmaras de ionização em diferentes feixes de radiação-X, fornecendo uma ferramenta para a escolha do instrumento mais adequado para a realização de medições em feixes de radiação ionizante / Since the calibration of radiation measurement instruments and the knowledge of their major characteristics are very important subjects, several different types of ionization chambers were intercompared in terms of their calibration coefficients and their energy dependence, in radiotherapy, diagnostic radiology and radioprotection standard beams. An intercomparison of radionuclide calibrators for nuclear medicine was performed, using three radionuclides: 67Ga, 201Tl and 99mTc; the results obtained were all within the requirements of the national standard CNEN-NE-3.05. In order to complete the range of radiation qualities of the Calibration Laboratory of IPEN, standard radiation beam qualities, radiation protection and low energy radiation therapy levels, were established, according international recommendations. Three methodologies for the calibration of unsealed ionization chambers in X-ray beams were studied and compared. A set of Victoreen ionization chambers, specially designed for use in laboratorial intercomparisons, was submitted to characterization tests. The performance of these Victoreen ionization chambers showed that they are suitable for use in radioprotection beams, because the results obtained agree with international recommendations. However, these Victoreen ionization chambers can be used in radiotherapy and diagnostic radiology beams only with some considerations, since their performance in these beams, especially in relation to the energy dependence and stabilization time tests, did not agree with the international recommendations for dosimeters used in radiotherapy and diagnostic radiology beams. This work presents data on the performance of several types of ionization chambers in different X-ray beams, that may be useful for choosing the appropriate instrument for measurements in ionizing radiation beams.

[pt] Este estudo trata de processos da fragmentação molecular de água no estado gasoso pelo impacto de feixes energéticos de fótons, H+ e Li3+. As seções de choque absolutas de ionização foram obtidas para os feixes de Li3+, H+ e de fótons. As seções de choque do canal de captura eletrônica, obtidas para o feixe de Li3+, foram investigadas visando determinar as diferenças na fragmentação molecular induzidas pelo processo de transfêrencia de carga ao projétil. O intervalo de energia utilizado nas medidas com o feixe de Li3+ foi de 750 a 5800 keV, enquanto para o feixe de prótons foi selecionada a regiao de energia entre 300 até 2000 keV, mantendo uma faixa de velocidades similar. No caso dos fótons, as fragmentações foram medidas no intervalo de energia de 38 a 170 eV. Para a obtenção dos valores de seção de choque de ionização e de captura, foi aplicado um método para a correção do número de eventos simples (íon + neutro) e pares iônicos. A partir desse método foi possível avaliar a influência desta correção nos valores de seção de choque de ionização. A partir dos valores de frações de fragmentação por impacto de prótons foram desenvolvidas curvas teóricas de seção de choque para produção dos pares iônicos H++OH+ e H++O+. Os resultados obtidos de seção de choque de ionização de pares iônicos foram determinados a partir de resultados teóricos de seções de choque de produção dos fragmentos OH+, O+ e H+ disponíveis na literatura. Os resultados foram comparados e concordam com os valores experimentais para impacto de prótons, obtidos neste trabalho, e com dados para impacto de elétrons disponíveis na literatura. / [en] This study aims to contribute for the understanding of the water molecule multiple ionization by impact of photons, protons and Li3+ ions. The technique selected for such research is Time-of-Flight Spectroscopy of the ions produced as a consequence of the molecular dissociation. Absolute and partial ionization cross sections are obtained for impact with each of these three projectiles. For Li3+ beam, absolute and partial capture cross sections are also obtained. The energy range employed was 38-170 eV for photons beams, 300-2000 keV for H+ beams and 750 up to 5800 keV for Li3+ beams. Corrections for ionization cross section determination are usually necessary. Methods for this were developed and applied to the current data. Values for these corrections are presented and discussed. The obtained results are compared with literature data, exhibiting unexpected features. As an example, the production rates of OH+ and H+ fragments by two beams (photons and electrons) having a very different nature are very similar behavior. The data from the water molecule fragmentation by H+ beam enabled the determination of fragmentation factors. The knowledge of these factors made possible to calculate, using a method developed in this work and also theoretical data from literature based on production data of OH+, O+ and H+, new theoretical curves concerning pair production (H+ + OH+ and H+O+).