Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-11T18:00:50Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-11T18:00:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-11-12T10:30:34Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-11-12T10:30:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-17T09:17:56Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-17T09:17:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-22T09:33:02Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-22T09:33:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

In the last decades, the sources of ionizing radiation have been used more and in various branches of medicine, industries, agriculture and research. Like each human activity, the usage of the sources of ionizing radiation is also connected with possible occurrences of accidents and emergencies. Such events can then cause damage to a person health or the environment . The usage of sources of ionizing radiation belongs to those few human activities in the world, where a big attetion is paid not only to the development of appli-cations but also to their safety. However, despite all of it, it is not possible to eliminate the risk of accidents and emergencies. Recently, there has been some talk of possible misuses of the sources of ionizing radiation. Such extraordinary events place high on the first response forces. One of the first re-sponse forces is Fire Rescue Service of the Czech Republic, the forces of which are lo-cated over the Cezch Republic. This thesis shall provide these forces with such infor-mation that they should be able, along with the authorities responsible for the radiation protection, to evaluate the situation and minimise effects on health, lives and environ-ment in the event of radiation extraordinary event. The purpose of this thesis is to solve local extraordinary radiation events (such as acci-dents during the transport of the sources of ionizing radiation, discovery of an unknown radiator). It does not deal with nuclear emergencies and accidents of other equipment, where the scope of the event and its consequences are of nation-wide importance. The first part of the thesis includes basic terms of the ionizing radiation and radiation pro-tection. The other part is focused on the radiation research, monitoring, response system and dosimetry devices. This part also includes materials for trainings and drills focusing on early identification of raiation hazards of an extraordinary event.

Nesta pesquisa é feita uma análise da interação do campo eletromagnético gerado por microcomputadores portáteis com o corpo humano, operando na faixa de radiocomunicações WI-FI, através da avaliação da taxa de absorção especifica (SAR). Os modelos de corpo humano heterogêneos utilizados são de um adulto de 34 anos e duas crianças de 6 e 11 anos os quais foram analisados em varias situações típicas de exposição à presença de um microcomputador portátil. Nas simulações dos cenários para avaliar a dosimetria foi utilizada a versão comercial do programa chamado SEMCAD X que é baseado no Método das Diferenças Finitas no Domínio no Tempo (FDTD). Da análise das simulações do modelo de corpo inteiro, o único resultado que ultrapassou a recomendação do (FCC, 1997) para 1 g de tecido foi na situação em que o microcomputador portátil, com a antena dipolo na parte posterior do teclado, está no colo do modelo de 34 anos. Numa segunda etapa, é feito um estudo teórico experimental da intensidade do campo elétrico gerado por dispositivos geradores de sinais Wi-Fi comerciais. Analisa-se à propagação de ondas eletromagnéticas através de paredes, utilizando uma antena monocone não ressonante e de banda larga, mediante o estudo e análise da sua taxa de onda estacionária. As medidas visam avaliar que projetando uma parede com uma espessura determinada consegue a propagação dos campos eletromagnéticos evitando reflexões e pontos quentes que possam produzir uma taxa de absorção maior no corpo humano presente nestes ambientes, além de caracterizar as propriedades dielétricas destas paredes. / This research analyses the interaction of the electromagnetic field generated by portable computers with the human body, operating in the range of radio Wi-Fi, by evaluating the specific absorption rate (SAR). The heterogeneous human body models used were those of a 34 years old adult and two children aged 6 and 11, were analyzed under various standard conditions of exposure to the presence of a portable microcomputer. The commercial version of SEMCAD X which is based on the Finite Difference Method in the Time Domain (FDTD) method was used in the simulations of the scenarios, to evaluate the dosimetry. The analysis of the simulation of the whole body model, the only result that exceeded the recommendation of the (FCC, 1997) for 1g of tissue was the simulation in which the dipole antenna on the back of the keyboard of the laptop resting on the lap of the 34-year old model. In the second stage, a theoretical experimental study was made of the intensity of the electric field created from Wi-Fi band signals generating devices. Subsequently, an analysis is made of the propagation of the electromagnetic waves through walls, using a non-resonant broadband monocone antenna by analyzing its voltage standing wave ratio (VSWR). The measures aim to assess that designing a wall with a given thickness, propagation of electromagnetic waves can be achieved, thus avoiding reflections and hot spots that can lead to higher SAR in the human body present in these environments, moreover to characterize the dielectric properties of these walls.

No Brasil, para fins de planejamento de barreiras físicas em instalações radiográficas ou para a verificação dos níveis de restrição de dose em levantamentos radiométricos, deve ser usada a grandeza operacional equivalente de dose ambiente. Na prática, os monitores de radiação utilizados em proteção radiológica apresentam suas leituras na grandeza dosimétrica kerma no ar. Portanto, é preciso utilizar um coeficiente que converta esta grandeza dosimétrica na grandeza operacional recomendada. As normas nacionais estabelecem que o coeficiente de conversão no valor de 1,14 Sv/Gy deve ser usado para realizar esta operação, desconsiderando a diferença na distribuição espectral dos fótons dos feixes de raios X comumente encontrados em salas de radiologia convencional. O presente trabalho tem por objetivo determinar os coeficientes de conversão considerando a distribuição espectral da radiação secundária e secundária transmitida através de placas de argamassa baritada. Para atingir os objetivos propostos, foi desenvolvida uma metodologia experimental para as medições dos espectros das radiações secundárias e secundárias transmitidas usando um sistema espectroscópico com detector de CdTe e uma câmara de ionização de 1800 cm3. A região torácica de um objeto simulador antropomórfico, RANDO® Man, foi usada como região espalhadora. Foram utilizadas tensões no tubo entre 40 kV e 150 kV com intervalos na tensão de 10 kV. Os ângulos de espalhamento foram de 30°, 60°, 90° 120° e 150° em relação ao eixo do feixe primário. Como atenuador da radiação secundária foram utilizadas placas de argamassa baritada com espessuras de aproximadamente 10, 15, 20 e 25 mm. Os resultados mostram que, para a radiação secundária, os coeficientes de conversão são maiores que o valor estabelecido no Brasil. Num exemplo típico de levantamento radiométrico, a estimativa do equivalente de dose ambiente determinado usando o coeficiente de conversão calculado a partir dos espectros resultou em um valor cerca de 40 % superior ao equivalente de dose ambiente calculado a partir do coeficiente adotado pela norma nacional. / In Brazil, for planning purposes of the physical barriers in a radiographic installation and for levels verification of dose restriction in radiometric surveys, the ambient dose equivalent operational quantity should be used. In practice, radiation monitors used in radiation protection, are calibrated in dosimetry quantity air kerma. Therefore, it is important to use a conversion coefficient, which turns this dosimetric quantity into a recommended operational quantity. The rules followed in Brazil still establish that the value of the conversion coefficient, 1.14 Sv/Gy, must be used in area monitoring, disregarding differences between the beam types with different photon spectral distribution, commonly found in conventional radiology rooms. Consequently, this work aims to determine the conversion coefficients considering the spectral distribution of the secondary radiation and secondary-transmitted radiation through barium mortar plates. To achieve the proposed objectives, it has been developed an experimental method for measurement of secondary and secondary transmitted spectra using a spectroscopic system with CdTe detector and an ionization chamber 1800 cm3. The thoracic region of an anthropomorphic phantom, RANDO® Man, was used as a scatter region. The voltages used began 40 kV up to 150 kV in displacements of 10 kV, the scattering angles were 30°, 60°, 90° 120° and 150° with respect to the axis of the primary beam. As attenuator object of the secondary radiation was used barium mortar plates with thicknesses of 10, 15, 20 and 25 mm approximately. The results show that for the secondary radiation, the conversion coefficients are greater than the value set in Brazil. In a typical example of radiometric survey, the estimated ambient dose equivalent using the conversion coefficient calculated from the spectra, is a 40% higher compared to the value obtained using the coefficient recommended in Brazil.

Apresentamos resultados para o espectro de ânions e para a dinâmica vibracional induzida pela captura eletrônica, para uma série de moléculas halogenadas. Os estados do ânion foram caracterizados por meio de cálculos de espalhamento elástico realizados na aproximação de núcleos fixos, efetuados com o método multicanal de Schwinger com pseudopotenciais. Cálculos de dinâmica quântica do pacote de onda nuclear foram realizados a partir da propagação desse nas superfícies de energia potencial descritas na aproximação local. Foram alvo de estudo clorometano, cloroeteno, uracila, 5-fluorouracila, 5-clorouracila, 5-bromouracila, 5-iodouracila, 6-clorouracila, 2-tiouracila, adenina, 2-cloroadenina e 8-cloroadenina. Para o clorometano, calculamos seções de choque de excitação vibracional do estiramento C-Cl, e mostramos que esse modo é prontamente ativado pela presença da carga adicional. Para o cloroeteno, demonstramos que o mecanismo direto de dissociação é muito ineficiente, e também revelamos a interessante topologia de suas superfícies de energia potencial complexas. Os derivados de uracila apresentaram ricos espectros aniônicos, contando com três estados delocalizados p*, um estado s* localizado na ligação do átomo substituído com o anel, além de um estado ligado por dipolo. No geral, as energias obtidas estão em ótimo acordo com os valores experimentais. Análises dos espectros aniônicos e das superfícies de energia potencial indicam mecanismos em que o ânion é formado numa ressonância p* de longo tempo de vida, que muda de caráter para o estado dissociativo s*. Na 5-clorouracila em particular, esse acoplamento é mediado pelo movimento do cloro para fora do plano molecular. Conforme os estados do ânion progressivamente estabilizam com o aumento do número atômico do halogênio, os acoplamentos tornam-se mais favoráveis, o que responde pelas crescentes seções de choque de dissociação. Nossos resultados explicam muitas das características observadas na captura eletrônica dissociativa de halouracilas, fornecendo uma base teórica para sua habilidade radiossensibilizadora. Nas cloroadeninas, encontramos uma ressonância s* e quatro ressonâncias p*. Nós sustentamos que elas também poderiam atuar como potenciais radiossensibilizadores. / We present results on the anion spectrum and on the vibrational dynamics induced by electron capture, for a series of halogenated molecules. The anion states were characterized by means of elastic scattering calculations, in the fixed nuclei approximation, performed with the Schwinger multichannel method with pseudopotentials. Quantum dynamics calculations of the nuclear wavepacket were performed by the propagation on potential energy surfaces described in the local approximation. The target molecules comprise chloromethane, chloroethene, uracil, 5-fluorouracil, 5-chlorouracil, 5-bromouracil, 5-iodouracil, 6-chlorouracil, 2-thiouracil, adenine, 2-chloroadenine and 8-chloroadenine. For chloromethane we computed vibrational excitation cross sections for the C-Cl stretching, and showed this mode is promptly activated by the presence of the extra charge. For chloroethene, we demonstrated that the direct mechanism of dissociation is very inefficient, and also revealed the interesting topology of its complex potential energy surfaces. The derivatives of uracil presented rich anionic spectra, as each one has three p* delocalized states, a s* state located at the bond between the substituted atom and the ring, and a dipole bound state. Overall, the obtained energetics are in very good agreement with experimental data. Analysis of the anionic spectra and the potential energy surfaces indicate mechanisms in which the anion is formed in a long-lived p* resonance and changes its character to the dissociative s* state. For 5-chlorouracil in particular, this coupling is mediated by an out-of-plane movement of the chlorine atom. As the anion states progressively stabilize as the halogen atomic number increases, the couplings become more favorable, and account for the increasing dissociation cross sections. Our results explain many of the observed features of dissociative electron attachment to halouracils, providing a theoretical basis for its radiosensitizing ability. In chloroadenines, we found a s* resonance and four p* resonances. We support they could also act as potential radiosensitizers.

Nesta pesquisa é feita uma análise da interação do campo eletromagnético gerado por microcomputadores portáteis com o corpo humano, operando na faixa de radiocomunicações WI-FI, através da avaliação da taxa de absorção especifica (SAR). Os modelos de corpo humano heterogêneos utilizados são de um adulto de 34 anos e duas crianças de 6 e 11 anos os quais foram analisados em varias situações típicas de exposição à presença de um microcomputador portátil. Nas simulações dos cenários para avaliar a dosimetria foi utilizada a versão comercial do programa chamado SEMCAD X que é baseado no Método das Diferenças Finitas no Domínio no Tempo (FDTD). Da análise das simulações do modelo de corpo inteiro, o único resultado que ultrapassou a recomendação do (FCC, 1997) para 1 g de tecido foi na situação em que o microcomputador portátil, com a antena dipolo na parte posterior do teclado, está no colo do modelo de 34 anos. Numa segunda etapa, é feito um estudo teórico experimental da intensidade do campo elétrico gerado por dispositivos geradores de sinais Wi-Fi comerciais. Analisa-se à propagação de ondas eletromagnéticas através de paredes, utilizando uma antena monocone não ressonante e de banda larga, mediante o estudo e análise da sua taxa de onda estacionária. As medidas visam avaliar que projetando uma parede com uma espessura determinada consegue a propagação dos campos eletromagnéticos evitando reflexões e pontos quentes que possam produzir uma taxa de absorção maior no corpo humano presente nestes ambientes, além de caracterizar as propriedades dielétricas destas paredes. / This research analyses the interaction of the electromagnetic field generated by portable computers with the human body, operating in the range of radio Wi-Fi, by evaluating the specific absorption rate (SAR). The heterogeneous human body models used were those of a 34 years old adult and two children aged 6 and 11, were analyzed under various standard conditions of exposure to the presence of a portable microcomputer. The commercial version of SEMCAD X which is based on the Finite Difference Method in the Time Domain (FDTD) method was used in the simulations of the scenarios, to evaluate the dosimetry. The analysis of the simulation of the whole body model, the only result that exceeded the recommendation of the (FCC, 1997) for 1g of tissue was the simulation in which the dipole antenna on the back of the keyboard of the laptop resting on the lap of the 34-year old model. In the second stage, a theoretical experimental study was made of the intensity of the electric field created from Wi-Fi band signals generating devices. Subsequently, an analysis is made of the propagation of the electromagnetic waves through walls, using a non-resonant broadband monocone antenna by analyzing its voltage standing wave ratio (VSWR). The measures aim to assess that designing a wall with a given thickness, propagation of electromagnetic waves can be achieved, thus avoiding reflections and hot spots that can lead to higher SAR in the human body present in these environments, moreover to characterize the dielectric properties of these walls.

Orientador: Sérgio Santos Muhlen / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:41:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Loureiro_ClarissaFernandaCorreiaLima_M.pdf: 2106734 bytes, checksum: 61a0c8655393190312aacd0f345e5f92 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Estabelecer os efeitos biológicos e níveis seguros de exposição à radiação ionizante é um objetivo a ser alcançado até os dias de hoje. Mamografia é um exame importante na detecção precoce de tumores na mama, mas desde que os genes BRCA1 e BRCA2 foram identificados como a causa principal de câncer de mama hereditário, existe uma preocupação crescente em relação à exposição às radiações ionizantes de pacientes portadoras de mutações nestes genes. A exposição poderia induzir um aumento nas mutações nos genes BRCA e outros supressores e promover o desenvolvimento do tumor nestas pacientes. Neste trabalho é proposto um estudo experimental in vitro inicial com o objetivo de determinar o nível de radiação que desencadeia mutações detectáveis nos genes BRCA, e quantificar um nível mais seguro de radiação nas mamografias de pacientes portadoras de mutações em alelo desses genes. Células de mama provenientes de uma paciente foram cultivadas e irradiadas com diferentes doses de raios X, gerados por um mamógrafo comercial. Os resultados mostram que radiações ionizantes promovem alterações mensuráveis nas células de mama cultivadas / Abstract: Establishing the biological effects and the safe level of exposure to ionizing radiation remains, so far, an objective to be reached. Mammography is an important exam in the early detection of breast tumors, but since the genes BRCA1 and BRCA2 were identified as a main cause of hereditary breast cancer, there is growing concern of exposing patients carrying those mutations to ionizing radiation. It could increase mutations in these genes and other suppressors, and promote the development of tumor in those patients. In this study we propose an in vitro initial experiment aiming to determine the radiation trigger level for detectable mutations in genes BRCA, and thus a safer level of radiation due to mammography for patients carrying a mutated allele of the genes BRCA1 or BRCA2. Breast cells from one patient were cultivated and irradiated with different doses of X-rays generated by commercial mammography equipment. The results have shown that exposition to ionizing radiation promotes measurable alterations in breast cell grown / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica