Made available in DSpace on 2014-06-12T23:17:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9117_1.pdf: 2112820 bytes, checksum: 366fa667c54e59d03f1041b627b1043f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Nos últimos anos a dosimetria por Luminescência Oticamente Estimulada (LOE) tem sido cada vez mais utilizada. A emissão da luminescência ocorre pela recombinação das cargas aprisionadas nas armadilhas do cristal e que foram estimuladas oticamente. A população de elétrons nas armadilhas é decorrente da irradiação da amostra e, portanto, há uma relação entre a intensidade da LOE e a dose recebida pelo material. Neste trabalho apresentamos o equipamento desenvolvido para medidas de dosimetria LOE a fim de ser utilizado nas pesquisas do Departamento de Energia Nuclear da UFPE. O sistema é baseado na técnica de estimulação pulsada e a LOE é medida apenas depois do fim do pulso. A fonte de estimulação utilizada é composta de um conjunto de 20 LEDs azuis (com ,470nm e Imax,50cd). Para detecção da LOE, foi utilizado um tubo fotomultiplicador da Hamamatsu R980 que possui uma curva de resposta com um pico máximo de detecção em 420nm, que é satisfatório para o espectro de emissão da luminescência do Al2O3:C e do quartzo. Foram estudados o efeito da intensidade da luz de estimulação e a largura do pulso no sinal LOE. Os resultados mostraram que um pulso de estimulação de 500ms seguido de 2s de medida da LOE produzida por uma amostra irradiada são adequados para a dosimetria da radiação usando a luminescência oticamente estimulada por pulso. A aplicação do sistema desenvolvido também foi analisada utilizando dosímetros de Al2O3:C irradiados tanto com feixes de raios-x como de gama do 137Cs. Os resultados obtidos mostraram que a resposta à dose do Al2O3:C é linear na região em que o experimento foi feito e a dose mínima detectável é de 300* 2V UHVXOWDGRV obtidos também mostraram que a unidade LOE pulsada desenvolvida baseada em LEDs azuis pode ser considerada um sistema compacto, confiável e barato para medidas rotineiras da LOE

A dosimetria das radiações alfa, beta e gama é importante para diversas áreas aplicadas, sendo utilizada na proteção radiológica de pacientes e profissionais que se expõem a esses tipos de radiações. Com estudos dosimétricos pode-se obter melhores estimativas de dose absorvida, e ter mais precisão na estimativa de riscos populacionais. As técnicas de Termoluminescência (TL) e Luminescência Oticamente Estimulada (OSL) são utilizadas para essas aplicações dosimétricas. Estudos recentes têm mostrado que alguns materiais dosimétricos conhecidos como óxido de alumínio dopado com carbono (Al$_2$O$_3$:C) e óxido de berílio (BeO) sofrem mudanças no formato observado dos sinais OSL com relação as taxas de dose e tipos de radiação. O principal objetivo desse trabalho foi analisar os formatos dessas curvas e verificar quantitativamente, se existem ou não mudanças nos formatos dos sinais OSL dos dosímetros irradiados com diferentes tipos de radiação e taxas de dose. Sob o modelo de uma armadilha e um centro de recombinação (OTOR) foram estudados os sinais OSL com estímulo contínuo (CW-OSL). O modelo OTOR é simples, mas não possui solução analítica e as soluções computacionais são custosas pelo número grande de variáveis e parâmetros. Nesse trabalho, foi necessário realizar algumas simplificações para obtenção de um modelo ainda mais simples para ajuste nos dados. O modelo OTOR simples apresenta um comportamento de decaimento exponencial na descrição do sinal CW-OSL. Uma outra abordagem de extensão do modelo OTOR-simples foi a utilização do modelo com duas armadilhas independentes e um centro de recombinação, que resulta em dois decaimentos exponenciais. Para obtenção dos parâmetros que descrevem o sinal CW-OSL com esses modelos, foi utilizado o método dos mínimos quadrados (MMQ), com refinamento dos parâmetros pelo método de Gauss. O modelo de dois decaimentos exponenciais mostrou-se superior em qualidade com análise do parâmetro $\\chi^2$ e do comportamento dos resíduos em relação ao modelo de um decaimento exponencial para ambos os materiais utilizados. Com os ajustes, foi possível verificar diferenças nos comportamentos do sinal CW-OSL das amostras irradiadas em diferentes situações. As diferenças observadas nos comportamentos são apresentadas pelos parâmetros de decaimento ou de sinal inicial, ou pelas relações entre esses. Os parâmetros ajustados mostram que os sinais OSL provenientes do Al$_2$O$_3$:C e do BeO irradiados com alfa, beta e gama apresentam diferenças significativas nos comportamentos. As diferenças verificadas pelos ajustes dos sinais CW-OSL apresentados pelos dosímetros irradiados com beta e gama podem ter sido em parte causadas por efeito de fading, que afeta de maneira distinta os formatos das curvas e parâmetros ajustados. Nas irradiações com radiação gama com faixas de doses (de 22 a 122 mGy) e taxas doses absorvidas (de 0.024 a 1.66 Gy/s) não foram observados diferenças significativas nos sinais OSL. / The dosimetry of alpha, beta and gamma radiation is important in various applied areas, it is used in radiation protection of patients and professionals who are exposed at this kind of radiation. With dosimetric studies, it is possible to better estimate the absorbed dose, and population risks. Thermoluminescence (TL) and Optically Stimulated Luminescence (OSL) techniques are used for these dosimetric applications. Recent studies have shown that some known dosimetric materials as carbon doped aluminum oxide (Al$_2$O$_3$:C) and berilium oxide (BeO) undergo changes in OSL signal behavior related to dose rates and types of radiation. The main objective of this work was to analise the formats of these curves and quantitatively verify whether or not there are changes in OSL signal of the dosimeters irradiated with different types of radiation and dose rates. Under the model of one trap one recombination center (OTOR) the continuous wave OSL (CW-OSL) signals were studied. The OTOR model is the simplest model, but has no analytical solution and the computational solutions are costly by the large number of variables and parameters. In this work, it was necessary to make some simplifications in order to obtain a simple model that could be fitted to the data. The simple-OTOR model shows an exponential decay behavior in the CW-OSL signal description. Another extension approach to the simple-OTOR model was the model with two independent traps and one recombination center, that results in two exponential decays. To obtain the parameters that describe the CW-OSL signal with these models, the least square method (LSM) was used, with parameter refinement by Gauss method. For both the materials the two exponential decay model proved to be superior in quality to the one exponential decay by the analysis of the parameter $\\chi^2$ and the behavior of the residuals. With the fittings, it was possible to verify differences in the behavior of the CW-OSL signal of the samples irradiated in different situations. These differences observed are presented in the decay or initial signal parameters, or in their ratios. Fitted parameters show that OSL signals from Al$_2$O$_3$:C and BeO irradiated with alpha, beta and gamma exhibit significant differences in behavior. The differences verified by the fittings of the CW-OSL signals presented by beta and gamma irradiated dosimeters may in part have been caused by fading effect, which affects in a different way the shapes of the curves and fitted parameters. Gamma irradiation with dose and absorbed dose rate ranges from 22 to 122 mGy and from 0.024 to 1.66Gy/s respectively did not produce significant differences in OSL signals.

A dosimetria das radiações alfa, beta e gama é importante para diversas áreas aplicadas, sendo utilizada na proteção radiológica de pacientes e profissionais que se expõem a esses tipos de radiações. Com estudos dosimétricos pode-se obter melhores estimativas de dose absorvida, e ter mais precisão na estimativa de riscos populacionais. As técnicas de Termoluminescência (TL) e Luminescência Oticamente Estimulada (OSL) são utilizadas para essas aplicações dosimétricas. Estudos recentes têm mostrado que alguns materiais dosimétricos conhecidos como óxido de alumínio dopado com carbono (Al$_2$O$_3$:C) e óxido de berílio (BeO) sofrem mudanças no formato observado dos sinais OSL com relação as taxas de dose e tipos de radiação. O principal objetivo desse trabalho foi analisar os formatos dessas curvas e verificar quantitativamente, se existem ou não mudanças nos formatos dos sinais OSL dos dosímetros irradiados com diferentes tipos de radiação e taxas de dose. Sob o modelo de uma armadilha e um centro de recombinação (OTOR) foram estudados os sinais OSL com estímulo contínuo (CW-OSL). O modelo OTOR é simples, mas não possui solução analítica e as soluções computacionais são custosas pelo número grande de variáveis e parâmetros. Nesse trabalho, foi necessário realizar algumas simplificações para obtenção de um modelo ainda mais simples para ajuste nos dados. O modelo OTOR simples apresenta um comportamento de decaimento exponencial na descrição do sinal CW-OSL. Uma outra abordagem de extensão do modelo OTOR-simples foi a utilização do modelo com duas armadilhas independentes e um centro de recombinação, que resulta em dois decaimentos exponenciais. Para obtenção dos parâmetros que descrevem o sinal CW-OSL com esses modelos, foi utilizado o método dos mínimos quadrados (MMQ), com refinamento dos parâmetros pelo método de Gauss. O modelo de dois decaimentos exponenciais mostrou-se superior em qualidade com análise do parâmetro $\\chi^2$ e do comportamento dos resíduos em relação ao modelo de um decaimento exponencial para ambos os materiais utilizados. Com os ajustes, foi possível verificar diferenças nos comportamentos do sinal CW-OSL das amostras irradiadas em diferentes situações. As diferenças observadas nos comportamentos são apresentadas pelos parâmetros de decaimento ou de sinal inicial, ou pelas relações entre esses. Os parâmetros ajustados mostram que os sinais OSL provenientes do Al$_2$O$_3$:C e do BeO irradiados com alfa, beta e gama apresentam diferenças significativas nos comportamentos. As diferenças verificadas pelos ajustes dos sinais CW-OSL apresentados pelos dosímetros irradiados com beta e gama podem ter sido em parte causadas por efeito de fading, que afeta de maneira distinta os formatos das curvas e parâmetros ajustados. Nas irradiações com radiação gama com faixas de doses (de 22 a 122 mGy) e taxas doses absorvidas (de 0.024 a 1.66 Gy/s) não foram observados diferenças significativas nos sinais OSL. / The dosimetry of alpha, beta and gamma radiation is important in various applied areas, it is used in radiation protection of patients and professionals who are exposed at this kind of radiation. With dosimetric studies, it is possible to better estimate the absorbed dose, and population risks. Thermoluminescence (TL) and Optically Stimulated Luminescence (OSL) techniques are used for these dosimetric applications. Recent studies have shown that some known dosimetric materials as carbon doped aluminum oxide (Al$_2$O$_3$:C) and berilium oxide (BeO) undergo changes in OSL signal behavior related to dose rates and types of radiation. The main objective of this work was to analise the formats of these curves and quantitatively verify whether or not there are changes in OSL signal of the dosimeters irradiated with different types of radiation and dose rates. Under the model of one trap one recombination center (OTOR) the continuous wave OSL (CW-OSL) signals were studied. The OTOR model is the simplest model, but has no analytical solution and the computational solutions are costly by the large number of variables and parameters. In this work, it was necessary to make some simplifications in order to obtain a simple model that could be fitted to the data. The simple-OTOR model shows an exponential decay behavior in the CW-OSL signal description. Another extension approach to the simple-OTOR model was the model with two independent traps and one recombination center, that results in two exponential decays. To obtain the parameters that describe the CW-OSL signal with these models, the least square method (LSM) was used, with parameter refinement by Gauss method. For both the materials the two exponential decay model proved to be superior in quality to the one exponential decay by the analysis of the parameter $\\chi^2$ and the behavior of the residuals. With the fittings, it was possible to verify differences in the behavior of the CW-OSL signal of the samples irradiated in different situations. These differences observed are presented in the decay or initial signal parameters, or in their ratios. Fitted parameters show that OSL signals from Al$_2$O$_3$:C and BeO irradiated with alpha, beta and gamma exhibit significant differences in behavior. The differences verified by the fittings of the CW-OSL signals presented by beta and gamma irradiated dosimeters may in part have been caused by fading effect, which affects in a different way the shapes of the curves and fitted parameters. Gamma irradiation with dose and absorbed dose rate ranges from 22 to 122 mGy and from 0.024 to 1.66Gy/s respectively did not produce significant differences in OSL signals.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Many materials with luminescent properties are used for ionizing radiation dosimetry through the thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) techniques. Detectors based on lithium fluoride (LiF), calcium sulphate (CaSO4) and aluminum oxide (Al2O3), doped or codoped with various elements, are the TL or OSL commercial dosimeters most widely used currently. However, several researches are focused to the development of new TL /OSL materials aiming to enhance the dosimetric properties, since no TL/OSL dosimeter has all the ideal characteristics for monitoring radiation. In this context, magnesium tetraborate (MgB4O7), which has been presented in the literature as a material for TL dosimetry, was investigated in this work. As there are no reports on the structural characterization of this material or regarding its applicability in OSL dosimetry, the proposal of the present work was to develop compounds based on MgB4O7, with different doping, by solid state synthesis. It was made the structural, optical, TL and OSL characterization of the compound to verify its feasibility for application in radiation dosimetry. Initially, it was determined the calcination temperature and time for MgB4O7 formation, with the use of thermal analyses and x ray diffraction. We produced , in powder form, the compounds:MgB4O7, MgB4O7:Dy, MgB4O7:Dy,Li, MgB4O7:Ce, MgB4O7:Ce,Li, MgB4O7:Nd and MgB4O7:Nd,Li. For TL and OSL analyses it were produced pellets sintering at 950º C for 2 hours. The radioluminescence (RL) results from the MgB4O7:Dy and MgB4O7:Dy,Li composites shows wavelength emissions at 490, 590, 670 and 760 nm. For MgB4O7:Ce and MgB4O7:Ce,Li composites, we observed a wide emission band in the ultraviolet region. With the results obtained from the TL characterization, we also discuss aspects such as: effect of sintering and dopant concentrations in emissions, influence of doping and codoping with Li in MgB4O7 matrix, thermal treatment reuse, TL signal reproducibility, dose response curve, relative sensitivity and we analyzed the kinetic parameters of the TL emission curves. The OSL analyses of MgB4O7:Dy,Li,MgB4O7:Ce,Li and MgB4O7:Nd,Li indicate that the compounds have high cross section for photoionization to the wavelength emitted by blue LEDs, and from three compounds analyzed the MgB4O7: Ce,Li showed greater sensitivity.Partial preheating and partial cleaning methods allowed to elucidate the OSL phenomenology in compounds. / Muitos materiais com propriedades luminescentes são utilizados para dosimetria das radiações ionizantes através da técnica da termoluminescência (TL) e da luminescência oticamente estimulada (LOE). Os detectores à base de fluoreto de lítio (LiF), o sulfato de cálcio (CaSO4) e o óxido de alumínio (Al2O3), dopados ou codopados com diversos elementos, são os dosímetros comerciais TL ou LOE mais utilizados atualmente. Porém, diversas pesquisas estão focadas para o desenvolvimento de novos materiais TL/LOE com intuito de aprimorar as propriedades dosimétricas, tendo em vista que nenhum dosímetro TL/LOE possuem todas as características ideais para a monitoração da radiação. Neste contexto, o tetraborato de magnésio (MgB4O7), que tem sido apresentado na literatura como um material para dosimetria TL, foi investigado. Como não há relatos sobre a caracterização estrutural desse material nem quanto à sua aplicabilidade em dosimetria LOE, a proposta do presente trabalho foi desenvolver compostos à base de MgB4O7, com diferentes dopagens, através da síntese de estado sólido. Foi realizada a caracterização estrutural, ótica, TL e LOE do composto para se verificar a viabilidade dele para aplicações em dosimetria das radiações. Inicialmente, foi determinada a temperatura e o tempo de calcinação para a formação do MgB4O7, com uso de análises térmicas e difratometria de raio X (DRX). Foram produzidos, na forma de pó, os compostos: MgB4O7, MgB4O7:Dy, MgB4O7:Dy,Li, MgB4O7:Ce, MgB4O7:Ce,Li, MgB4O7:Nd e MgB4O7:Nd,Li. Para a análise TL e LOE, foram produzidas pastilhas sinterizadas a 950º C por 2 horas. Os resultados de radioluminescência (RL) dos compostos MgB4O7:Dy e MgB4O7:Dy,Li mostram emissões em 490, 590, 670 e 760 nm. Para o compostos MgB4O7:Ce e MgB4O7:Ce,Li foi observada uma larga banda de emissão RL na região do ultravioleta. Com os resultados obtidos da caracterização TL, também foram discutidos aspectos como: efeito das sinterizações e das concentrações de dopantes nas emissões, influência dos dopantes e do codopante Li na matriz MgB4O7, tratamento térmico de reutilização, reprodutibilidade do sinal TL, curva dose-resposta, sensibilidade relativa e foram feitas análises dos parâmetros cinéticos das curvas de emissões TL. As análises LOE dos MgB4O7:Dy,Li,MgB4O7:Ce,Li e MgB4O7:Nd,Li indicaram que os compostos apresentaram alta secção de choque para fotoionização para o comprimento de onda emitido por LEDs azuis, e que dos três compostos analisados o MgB4O7:Ce,Li apresentou maior sensibilidade LOE. Os métodos de aquecimentos parciais e limpeza parcial permitiram elucidar a fenomenologia LOE nos compostos.