Uma metodologia dosimétrica foi estabelecida, para determinação das doses recebidas em extremidades por indivíduos ocupacionalmente expostos à radiação beta, com detectores de Al2O3:C e sistema leitor microStar, da Landauer, associados à técnica de luminescência opticamente estimulada (OSL). As principais etapas do trabalho foram: caracterização do material dosimétrico Al2O3:C utilizando a técnica de OSL; estabelecimento de um método para avaliação de dose em extremidades; determinação de taxas de dose de fontes de radiação beta; aplicação do método estabelecido em um teste prático com indivíduos ocupacionalmente expostos à radiação beta durante uma simulação de procedimento de calibração de aplicadores clínicos; validação do método desenvolvido por meio de comparação das doses obtidas no teste prático pela técnica de OSL com doses obtidas pela técnica de TL. Os resultados mostram que os detectores de Al2O3:C e a técnica de OSL podem ser utilizados em monitoração individual de extremidades e radiação beta. / A dosimetric methodology was established for the determination of extremity doses of individuals occupationally exposed to beta radiation, using Al2O3:C detectors and the optically stimulated luminescence (OSL) reader system microStar, Landauer. The main parts of the work were: characterization of the dosimetric material Al2O3:C using the OSL technique; establishment of the dose evaluation methodology; dose rate determination of beta radiation sources; application of the established method in a practical test with individuals occupationally exposed to beta radiation during a calibration simulation of clinical applicators; validation of the methodology by the comparison between the dose results of the practical test using the OSL and the thermoluminescence (TL) techniques. The results show that both the OSL Al2O3:C detectors and the technique may be utilized for individual monitoring of extremities and beta radiation.

Atualmente a utilização de fótons de raios X e gama na Medicina (radiodiagnóstico e radioterapia) gerou a necessidade do conhecimento da dose absorvida nos tecidos dos pacientes. Para isso, utiliza-se detectores com diversas funcionalidades a fim de conhecer a deposição de energia. Para ser possível a utilização destes materiais, é necessário caracterizá-los tanto quanto à resposta em função da dose absorvida, quanto à dependência com a energia. Neste trabalho foi estudada a dependência energética da resposta OSL dos dosímetros compostos por BeO e Al2O3 em feixes de raios X convencional com espectro largo, feixes de raios X de aceleradores clínicos e do acelerador Microtron do Instituto de Física da USP e fontes gama de Cs-137 e Co-60, em uma faixa de doses desde centenas de mGy até aproximadamente 2 Gy. Foram utilizadas em conjunto simulações em Monte Carlo com o código PENELOPE, que simula o transporte de fótons e elétrons na matéria, a fim de conhecer a deposição de energia nos materiais. Os espectros utilizados nas simulações foram validados através da comparação das características dos feixes tais como a deposição de dose com a profundidade, camada semirredutora, energia média e resolução espectral. Utilizando um sistema de varredura por câmara de ionização controlado remotamente, foi estudada a distribuição de doses no campo de irradiação para definir uma região de irradiação com dose uniforme para pode realizar a irradiação de um conjunto de dosímetros simultaneamente. Foram encontrados valores do fator de dependência energética experimental para os feixes mais energéticos (Co-60, Microtron 5 MeV e aceleradores clínicos de 6 e 15 MeV), com desvio menor que 3% para o Al2O3 e 5% para o BeO, indicando independência com a energia do feixe de irradiação. Já nos feixes de baixa energia, os fatores de dependência energética relativos à energia do Co-60 para o Al2O3 foram de 1,68 e 1,42, e, para o BeO, de 0,78 e 0,90 para os feixes W150 e W200 respectivamente. Estes valores indicam que, nesta faixa de energia, a resposta OSL depende mais fortemente da energia do feixe. As simulações em Monte Carlo feitas para os fatores de dependência energética se mostraram bem consistentes com os valores experimentais para o BeO em toda faixa de energia e para o Al2O3, excetuando-se os feixes de baixa energia, possivelmente pelo não completo conhecimento de todos os elementos constituintes do dosímetro empregado (fita de Luxel®). Quanto às curvas de emissão OSL para as diferentes energias de irradiação, foi observado que o sinal decai mais rápido quanto mais elevada é a energia média do feixe para o BeO. Para o Al2O3, o efeito foi mais sutil e oposto. Os estudos do feixe do Microtron mostraram que, desde que a corrente seja monitorada durante as irradiações para posterior correção da dose, é possível realizar estudos utilizando um feixe de fótons de Bremsstrahlung produzido com alvo externo e energias médias (simuladas e ainda não validadas experimentalmente) próximas às energias das fontes gama de Cs-137 e Co-60. Os resultados experimentais para as respostas OSL dos dois materiais foram compatíveis com as simulações. / Nowadays the use of X and gamma-ray photons in Medicine (radiodiology and radiotherapy) has generated the necessity of knowing the absorbed dose to the tissues of patients. For this purpose, detectors with diverse functionalities are used to know the energy deposition. To make possible the use of these materials, it is necessary to characterize the dose response, as well as the energy dependence of the response. In this work the energy dependence of the OSL response of the BeO and Al2O3 dosimeters was studied for conventional X-ray beams with wide energy spectrum, X-ray beams from clinical accelerators and from the Microtron accelerator of the Institute of Physics (University of São Paulo), and for gamma sources of Cs-137 and Co-60, in a dose range from hundreds of mGy to about 2 Gy. Monte Carlo simulations were used with the PENELOPE code, which simulates the photons and electrons transport of in the matter, to know the energy deposition in the materials. The energy spectra used in simulations were validated by comparison with beam characteristics such as depth dose deposition, half-value layer, mean energy and spectral resolution. Using a remotely controlled ionization chamber scanning system, the dose distribution within the irradiation field was evaluated to define a uniform dose region for irradiation or a set of dosimeters simultaneously. Experimental energy dependence factor values were obtained for the high-energy beams (Co-60, Microtron 5 MeV, and clinical accelerators of 6 and 15 MeV), with a deviation of less than 3% for Al2O3 and 5% for BeO, indicating independence with the beam energy. For the low-energy X-ray beams, the energy dependence factors, relative to the Co-60 energy, for Al2O3 were 1.68 and 1.42, and, for BeO, 0.78 and 0.90 for W150 and W200 beams respectively. These values indicate that, in this energy range, the OSL response depends on beam energy. Monte Carlo simulations for the energy dependence factors were consistent with experimental values for the BeO in entire energy range and for the Al2O3, with the exception of low energy beams, possibly due to the incomplete knowledge of all the elements that constitute the Luxel®. As for the shape of OSL emission curves for the different irradiation energies, it was observed that the signal decays faster the higher is the average beam energy for BeO. For Al2O3, the effect was more subtle and opposite. The Microtron beam scanning has shown that, as long as the current is monitored during irradiation for further dose-rate correction, it is possible to carry out studies using a beam of Bremsstrahlung photons produced with external target and mean energies (simulated but still not validated experimentally) close to the energies of the Cs-137 and Co-60 sources. The experimental results for the OSL responses of both materials were compatible with simulations.

Neste trabalho, estudou-se as propriedades termoluminescentes e fotoluminescentes (em processo anti-Stokes), além de algumas propriedades químicas e físicas, de amostras sintéticas de KAlSi3O8, dopadas com Mn ou Gd, obtidas por meio da técnica sol-gel. O objetivo principal do estudo foi a obtenção de um novo material, com possibilidades reais de aplicação em dosimetria das radiações ionizantes, como elemento sensor de dosímetros luminescentes. As amostras foram obtidas e trabalhadas na forma de pós com tamanho médio de partícula em 600 nm e suas estruturas composta por uma matriz amorfa e com presença de nano partículas, presente apenas nas amostras dopadas. Os resultados de EPR mostraram que os dopantes incorporaram na matriz sob a valência de Mn2+ e Gd3+ respectivamente. As curvas de emissão TL apresentaram formatos semelhantes para todas as regiões estudadas, com a presença de um pico principal de intensidade alta e reprodutível em torno de 170°C. As curvas de decaimento da LOE da amostra não dopada e dopada com Mn exibiram um decaimento total da luminescência para 40 s de estimulação centrada em 470 nm; por outro lado, a amostra dopada com Gd, exibiu um rápido decaimento da LOE (aproximadamente 71,4 % da intensidade inicial), para os primeiros 40 s de estimulação, seguida por um decaimento mais lento e persistente para o restante do período de estimulação, o que indica claramente a presença de duas componentes de decaimento. As amostras dopadas com Mn apresentaram emissão TL mais intensa em torno 570 nm, sendo mais eficientes para os estudos de TL no VIS; enquanto que, as dopadas com Gd, exibiram emissão mais intensa em 470 nm, porém, devido ao formato dos sinais (presença de um único pico aparente), mostraram-se melhor para os estudos de LOE e TL no UV. As amostras dopadas com 0,5% e 8% em mol de Mn e Gd, respectivamente, apresentaram os sinais luminescentes mais intensos, tanto para LOE quanto para TL. No estudo da dependência energética para diferentes energias de raios-X, o tipo de dopante influenciou no padrão de resposta obtido, tendo sido observado um decréscimo da intensidade luminescente com o aumento da energia para a amostra dopada com Mn; para a amostra não dopada e dopada com Gd, não se observou um padrão de decréscimo ou aumento da intensidade com a energia. As curvas de calibração foram ajustadas por meio de retas com grau de confiabilidade alto (fator R2 próximo a 1), e as menores doses detectáveis variaram entre 20 e 60 mGy aproximadamente. Todas as amostras apresentaram perdas consideráveis de intensidade luminescente com o passar do tempo após irradiação, e que foi de aproximadamente 80%, em média, para os 10 primeiros dias. Concluiu-se que, a princípio, os materiais têm maior possibilidade de aplicação na dosimetria em tempo real do que na dosimetria convencional ou passiva por TLDs, devido a sua alta resposta luminescente. Contudo, estudos futuros a respeito de tratamento térmico prévio, podem viabilizá-los a esta última aplicação. Com relação ao campo de aplicação, sugere-se a dosimetria ambiental, devido aos valores Z obtidos, que estão mais próximos do dos materiais que compões rochas e sedimentos. / In this work the thermoluminescent and photoluminescent properties (in the anti-Stokes process), and some other chemical and physical properties of KAlSi3O8 synthetic samples, doped with Mn or Gd, obtained by sol-gel method, were studied. The main goal of this study was to obtain a new material, with real possibility of application in ionizing radiation dosimetry as sensor element in luminescent dosimeters. The obtained samples were composed of powders with average particle size around 600 nm and they structures were composed of an amorphous matrix with presence of nanoparticles, observed only in the doped samples. The EPR results showed that the dopants incorporated in the matrix in the Mn2+ and Gd3+ valences, respectively. The TL glow curves exhibited a similar pattern for all the studied regions, composed of a main high-intensity and reproducible peak around 170 °C. The OSL shine-down curves for the undoped and Mn doped samples exhibited a total decay of luminescence for 40 s of stimulation centered at 470 nm; on the other hand, Gd doped sample exhibited an quick OSL decay (approximately 71.4 % of the initial intensity), for the first 40 s of stimulation, followed by a slower and more persistent decay, which clearly indicates the presence of two decay components. Mn doped samples showed the highest TL emission around 570 nm, being more efficient for the TL studies in the VIS, while the Gd doped samples exhibited the highest emission at 470 nm; however, due to the obtained curve pattern (with an apparent single peak), they had shown more efficient results for the applications in the UV. The samples doped with 0.5 and 8 mol% of Mn and Gd, respectively, showed the highest luminescent response improvement for OSL and TL. Energetic dependence on different X-rays energies study showed that the dopants changed the obtained response pattern. The Mn doped sample exhibited a decrease in luminescent response, while the Gd and the undoped samples do not show a pattern of decrease or increase in luminescence. The calibration curves were fitted by straight lines with high reliability degree (R2 near to 1), and the lowest detectable doses were between 20 and 60 mGy. All the samples exhibited considerable losses in luminescent intensity with the time after irradiation (about 80% for the firsts 10 days). From the results it was concluded that the studied materials are more applicable to real time than to passive TLD dosimetry, due to their high luminescent response. However, studies about previous heating treatment could make them feasible for the last application. The use of these materials in environmental dosimetry is suggested due to the obtained Z values, which are closer to those which form rocks and sediments.

Este trabalho foi dividido em duas grandes partes principais, a primeira relacionada ao estudo da luminescência de quatro espécimes de quartzo naturais brasileiros (verde, hialino, rosa e azul) e a segunda trata da confecção e caracterização de amostras sintéticas, baseadas na estrutura do SiO2, obtidas pelo método de sol-gel para fins de dosimetria das radiações ionizantes ambientais. Através da Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental (AANI) e Fluorescência de Raios X por Reflexão Total (TXRF), foram determinadas as principais impurezas em concentrações maiores, menores e traços de forma quantitativa e qualitativa, respectivamente. Os espécimes verde e azul foram os que apresentaram as maiores quantidades de impurezas, incluindo metais e elementos terras raras, enquanto que o hialino e rosa são praticamente puros. Suas emissões de TL foram distintas, em termos de intensidade e posição dos picos. Testes de recuperação de dose por luminescência opticamente estimulada (LOE), através dos protocolos de alíquotas múltiplas (MAR) e única (SAR) com doses regenerativas, foram realizados e o espécime verde foi o único que apresentou resultados satisfatórios nesses testes, seguido do azul. Os cristais hialino e rosa apresentaram saturação e curva de crescimento fora da linearidade, onde o primeiro mostrou o efeito da fototransferência para a maioria das análises de SAR. Como os cristais verde e hialino apresentaram resultados opostos, em termos de quantidades de impurezas e emissões luminescentes, foi realizado um tratamento térmico em alta temperatura (1600 °C) para observar o efeito da mudança de fase (cristobalita) nas suas emissões luminescente. Ajustes teóricos das curvas de emissão de LOE contínua, linearmente modulada e TL mostraram que elas seguem o modelo teórico de cinéticas de ordens gerais. Na segunda parte deste trabalho, 32 amostras artificiais, do polimorfo de alta temperatura do quartzo, a cristobalita, foram sintetizadas com diferentes quantidades e tipos de dopantes, baseado nas impurezas determinadas no quartzo verde, utilizando duas rampas de aquecimento nas calcinações (3 e 15 °C/min). Essa parte do trabalho teve como finalidade o estudo do efeito do Fe na emissão luminescente das amostras sintéticas, a reprodução de uma das amostras naturais e produção e caracterização de dosímetros para radiações ionizantes ambientais. A utilização das duas rampas de aquecimento na emissão de TL, de forma geral, não desempenhou papel determinante na intensidade dos picos de altas temperaturas. Já na LOE foi observado que as amostras calcinadas com a rampa de maior temperatura apresentaram resposta à dose mais elevadas. O Fe como dopante em maior quantidade atuou como um inibidor de luminescência tanto na TL quanto na LOE. Uma amostra com características qualitativas semelhante ao quartzo verde, na fase da cristobalita, foi obtida com relativo sucesso utilizando como dopante todas as doze principais impurezas adquiridas para realização deste projeto. Quatro amostras foram sintetizadas com diferentes tipos e quantidades de dopantes para aplicação em dosimetria das radiações. Somente uma destas apresentou resposta linear às doses de radiação utilizando estimulação térmica (TL), cuja mínima dose de detecção (MDD) foi de 172 µGy. Utilizando estimulação óptica (LOE), duas amostras apresentaram comportamento linear com as doses de radiação, em que valores de MDD de ~440 µGy e 405 µGy foram obtidos. / This work was divided into two major parts, the first one related to the study of the luminescence of four Brazilian natural quartz specimens (green, hyaline, pink and blue) and the second one deals with the confection and characterization of synthetic samples, based on SiO2 structure, obtained by means of sol-gel method to environmental ionizing radiation dosimetry. Through Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA) and Total Reflection X-ray Fluorescence (TXRF), the main impurities in major, minor and trace concentrations were determined quantitative and qualitatively respectively. The green and blue specimens presented the highest amounts of impurities, including metals and rare earth elements, whereas hyaline and pink are practically pure. Their TL emissions were distinct, in terms of intensity and peak position. OSL dose recovery tests, using multiple (MAR) and single aliquots regeneration (SAR) dose protocols were performed and the green specimen was the only one which presented satisfactory results in these tests, followed by blue. The hyaline and pink crystals showed saturation and growth curve out of linearity, where the first one showed the effect of phototransference for most SAR analysis. As green and hyaline crystals presented opposite results, in terms of impurities quantities and luminescent emissions, a high temperature (1600 °C) heat treatment was performed to observe the effect of the phase change (cristobalite) on its luminescent emissions. Theoretical adjustments of the CW-OSL, LM-OSL and TL emission curves showed that they follow the theoretical model of general order kinetics. In the second part of this work, 32 artificial samples of the high temperature polymorph of the quartz, cristobalite, were synthesized with different amounts and types of dopants, based on impurities determined in green quartz, making use of two heating rates in the calcinations (3 and 15 °C/min). This part of the work had as purpose the study of the effect of Fe in the luminescent emission of the synthetic samples, the reproduction of one of the natural samples and production and characterization of dosimeters for environmental ionizing radiation. The use of the two heating rates in TL emission, in general, did not play a determining role in the intensity of the high temperature peaks. In the OSL, it was observed that samples calcined with higher heating rate temperature showed higher response to dose. The Fe as a dopant in greater quantities acted as a quencher of luminescence both in TL and OSL. A sample with qualitative characteristics similar to the green quartz, in the cristobalite phase, was obtained with relative success using as dopants all the twelve main impurities acquired for this project. Four samples were synthesized with different types and amounts of dopants for application in ionizing radiation dosimetry. Only one of these showed a linear response to radiation doses using thermal stimulation (TL), with a minimum detectable dose (MDD) of 172 µGy. Using optical stimulation (OSL), two samples showed linear behavior with radiation doses, in which MDD values of ~440 µGy and 405 µGy were obtained.

A dosimetria in vivo têm se tornado um papel importante para o tratamento da irradiação total da pele dentro de um rigoroso programa de garantia de qualidade que deve ser parte integrante nos departamentos radioterápicos. A dosimetria em TSI é difícil, devido à complexidade do tratamento em avaliar a uniformidade da dose e medir a dose absorvida em profundidades rasas em toda extensão da superfície cutânea, tendo como consequência uma ampla variação na distribuição da dose. Os TLDs tem provado ser muito úteis para a distribuição e verificação da dose prescrita para o paciente, pois a dose pode diferir de local para local devido a geometria do corpo do paciente, sobreposições de estruturas e assimetrias do campo de radiação. A utilização de TLDs in vivo pode identificar variações da dose prescrita por apresentarem uma grande exatidão e precisão nas medidas. Nos setores de radioterapia vêm sendo empregado vários tipos de dosímetros, os mais utilizados são o Flureto de Lítio (TLD-100), onde obtém uma longa história neste tipo de aplicação. Novos materiais dosímetricos vêm ganhado grande importância na aplicação da dosímetria de feixes clínicos de elétrons, como o Sulfato de Cálcio dopado com Disprósio (TL) e o Óxido de Alumínio dopado com Carbono (OSL), este trabalho avalia o desempenho dosímetrico dos respectivos dosímetros termoluminescentes e a luminescência opticamente estimulada na aplicação da dosímetria de feixes clínicos de elétrons utilizados na irradiação total da pele. / In vivo dosimetry has become an important role for the treatment of total skin irradiation within a rigorous quality assurance program that should be an integral part of the radiotherapy departments. TSI dosimetry is difficult because of the complexity of the treatment in assessing dose uniformity and measuring the dose absorbed at shallow depths throughout the skin surface extent, resulting in a wide variation in dose distribution. The TLDs have proven to be very useful for the distribution and verification of the dose prescribed for the patient as the dose may differ from place to place due to patient body geometry, overlapping of structures and asymmetries of the radiation field. The use of TLDs in vivo can identify variations in the prescribed dose because its measurement accuracy and great precision. Several types of dosimeters have been used in the radiotherapy sectors, the most commonly used are Lithium Fluride (TLD-100), where it obtains a long history in this type of application. New dosimetric materials have gained great importance in the dosimetry of clinical electron beams, such as Dysprosium-doped Calcium Sulphate (TL) and Carbon doped (OSL) based Aluminum Oxide, This work evaluates the performance of the respective thermoluminescent dosimeters and the optically stimulated luminescence in the dosimetry of clinical electron beams used in total irradiation of the skin.

Este trabalho foi dividido em duas grandes partes principais, a primeira relacionada ao estudo da luminescência de quatro espécimes de quartzo naturais brasileiros (verde, hialino, rosa e azul) e a segunda trata da confecção e caracterização de amostras sintéticas, baseadas na estrutura do SiO2, obtidas pelo método de sol-gel para fins de dosimetria das radiações ionizantes ambientais. Através da Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental (AANI) e Fluorescência de Raios X por Reflexão Total (TXRF), foram determinadas as principais impurezas em concentrações maiores, menores e traços de forma quantitativa e qualitativa, respectivamente. Os espécimes verde e azul foram os que apresentaram as maiores quantidades de impurezas, incluindo metais e elementos terras raras, enquanto que o hialino e rosa são praticamente puros. Suas emissões de TL foram distintas, em termos de intensidade e posição dos picos. Testes de recuperação de dose por luminescência opticamente estimulada (LOE), através dos protocolos de alíquotas múltiplas (MAR) e única (SAR) com doses regenerativas, foram realizados e o espécime verde foi o único que apresentou resultados satisfatórios nesses testes, seguido do azul. Os cristais hialino e rosa apresentaram saturação e curva de crescimento fora da linearidade, onde o primeiro mostrou o efeito da fototransferência para a maioria das análises de SAR. Como os cristais verde e hialino apresentaram resultados opostos, em termos de quantidades de impurezas e emissões luminescentes, foi realizado um tratamento térmico em alta temperatura (1600 °C) para observar o efeito da mudança de fase (cristobalita) nas suas emissões luminescente. Ajustes teóricos das curvas de emissão de LOE contínua, linearmente modulada e TL mostraram que elas seguem o modelo teórico de cinéticas de ordens gerais. Na segunda parte deste trabalho, 32 amostras artificiais, do polimorfo de alta temperatura do quartzo, a cristobalita, foram sintetizadas com diferentes quantidades e tipos de dopantes, baseado nas impurezas determinadas no quartzo verde, utilizando duas rampas de aquecimento nas calcinações (3 e 15 °C/min). Essa parte do trabalho teve como finalidade o estudo do efeito do Fe na emissão luminescente das amostras sintéticas, a reprodução de uma das amostras naturais e produção e caracterização de dosímetros para radiações ionizantes ambientais. A utilização das duas rampas de aquecimento na emissão de TL, de forma geral, não desempenhou papel determinante na intensidade dos picos de altas temperaturas. Já na LOE foi observado que as amostras calcinadas com a rampa de maior temperatura apresentaram resposta à dose mais elevadas. O Fe como dopante em maior quantidade atuou como um inibidor de luminescência tanto na TL quanto na LOE. Uma amostra com características qualitativas semelhante ao quartzo verde, na fase da cristobalita, foi obtida com relativo sucesso utilizando como dopante todas as doze principais impurezas adquiridas para realização deste projeto. Quatro amostras foram sintetizadas com diferentes tipos e quantidades de dopantes para aplicação em dosimetria das radiações. Somente uma destas apresentou resposta linear às doses de radiação utilizando estimulação térmica (TL), cuja mínima dose de detecção (MDD) foi de 172 µGy. Utilizando estimulação óptica (LOE), duas amostras apresentaram comportamento linear com as doses de radiação, em que valores de MDD de ~440 µGy e 405 µGy foram obtidos. / This work was divided into two major parts, the first one related to the study of the luminescence of four Brazilian natural quartz specimens (green, hyaline, pink and blue) and the second one deals with the confection and characterization of synthetic samples, based on SiO2 structure, obtained by means of sol-gel method to environmental ionizing radiation dosimetry. Through Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA) and Total Reflection X-ray Fluorescence (TXRF), the main impurities in major, minor and trace concentrations were determined quantitative and qualitatively respectively. The green and blue specimens presented the highest amounts of impurities, including metals and rare earth elements, whereas hyaline and pink are practically pure. Their TL emissions were distinct, in terms of intensity and peak position. OSL dose recovery tests, using multiple (MAR) and single aliquots regeneration (SAR) dose protocols were performed and the green specimen was the only one which presented satisfactory results in these tests, followed by blue. The hyaline and pink crystals showed saturation and growth curve out of linearity, where the first one showed the effect of phototransference for most SAR analysis. As green and hyaline crystals presented opposite results, in terms of impurities quantities and luminescent emissions, a high temperature (1600 °C) heat treatment was performed to observe the effect of the phase change (cristobalite) on its luminescent emissions. Theoretical adjustments of the CW-OSL, LM-OSL and TL emission curves showed that they follow the theoretical model of general order kinetics. In the second part of this work, 32 artificial samples of the high temperature polymorph of the quartz, cristobalite, were synthesized with different amounts and types of dopants, based on impurities determined in green quartz, making use of two heating rates in the calcinations (3 and 15 °C/min). This part of the work had as purpose the study of the effect of Fe in the luminescent emission of the synthetic samples, the reproduction of one of the natural samples and production and characterization of dosimeters for environmental ionizing radiation. The use of the two heating rates in TL emission, in general, did not play a determining role in the intensity of the high temperature peaks. In the OSL, it was observed that samples calcined with higher heating rate temperature showed higher response to dose. The Fe as a dopant in greater quantities acted as a quencher of luminescence both in TL and OSL. A sample with qualitative characteristics similar to the green quartz, in the cristobalite phase, was obtained with relative success using as dopants all the twelve main impurities acquired for this project. Four samples were synthesized with different types and amounts of dopants for application in ionizing radiation dosimetry. Only one of these showed a linear response to radiation doses using thermal stimulation (TL), with a minimum detectable dose (MDD) of 172 µGy. Using optical stimulation (OSL), two samples showed linear behavior with radiation doses, in which MDD values of ~440 µGy and 405 µGy were obtained.

O presente trabalho tem como objetivo a reconstrução da história evolutiva ao longo do Holoceno da planície costeira de cordões litorâneos estabelecidos sobre o vale fluvial do Rio Itabapoana/ES. A partir desse objetivo, foram realizadas as seguintes etapas metodológicas: Sensoriamento Remoto, Topografia, Geofísica e Geocronologia. Através da análise da imagem de satélite RapidEye, na composição colorida R5-G3-B1, foram discriminadas classes de cobertura vegetal. A relação entre a vegetação e o solo exposto proporcionou a identificação de três padrões distintos na planície costeira de cordões litorâneos. A obtenção de dados contínuos de altimetria através de um sistema global de navegação por satélite (GNSS), concentrado no caminhamento perpendicular à linha de costa, permitiu a elaboração e análise do perfil altimétrico dos cordões litorâneos, identificando-se três principais características: 1) nos primeiros 600 m tem-se um acréscimo na elevação; 2) em seguida, uma longa faixa “estável”, de pouca mudança na elevação; 3) por fim, o decréscimo da elevação nos últimos 500 m. Para caracterizar a arquitetura deposicional em subsuperfície dos cordões litorâneos, utilizou-se um Radar de Penetração no Solo (GPR) O registro obtido com GPR possibilitou a identificação de três padrões, representados pelas unidades retrogradacional e progradacional, onde o padrão de empilhamento compõe uma sequência de barreira regressiva ou progradante. Para a obtenção de uma relação cronoestratigráfica, seis amostras de sedimentos da fração arenosa de deposição eólica foram coletadas para a obtenção de idades absolutas a partir de Luminescência Opticamente Estimulada (LOE). Os cordões datados apresentaram idades holocênicas, com idades inferiores a 5.261 ± 396 anos. A integração dos resultados obtidos através dos métodos aplicados permitiu o reconhecimento de três padrões que levaram à interpretação de três fases decorrentes das variações do nível relativo do mar e do aporte sedimentar na evolução da planície. Essas fases representam os períodos de transgressão, regressão normal e regressão forçada. / The aim of this study is the reconstruction of the evolutionary history along the Holocene of the of beach ridges coastal plain established on the fluvial valley of Itabapoana River/ES. From this objective, the following methodological steps were performed: Remote Sensing, Topography, Geophysics and Geochronology. Through the analysis of the RapidEye satellite image, in the color composition R5-G3-B1, classes of vegetal cover were discriminated. The relationship between vegetation and exposed soil provided the identification of three distinct patterns of the beach ridges coastal plain. Obtaining continuous data of altimetry with a GNSS system, concentrated in the path perpendicular to the coastline, allowed the elaboration and analysis of the altimetric profile of the beach ridges. It was identified three main characteristics: 1) in the first 600 m there is an increase in elevation; 2) then along “stable” stretch, with little change in elevation; 3) lastly, the decrease of the elevation in the last 500 m. A Ground Penetrating Radar (GPR) was used to characterize the depositional architecture in the subsurface of the beach ridges The GPR record allowed the identification of three patterns, represented by the retrogradational and progradational units, in which the stacking pattern consists of a regressive or progradational barrier sequence. Six sediment samples of the sandy fraction of wind deposition were collected to obtain absolute ages from Optically Stimulated Luminescence (OSL). The dated ridges presented Holocene ages, with ages lower than 5,261 ± 396 years. The integration of the results obtained allowed the recognition of three patterns that led to the interpretation of three phases due to the variations of the relative sea level and the sedimentary budget in the evolution of the plain. These phases represent periods of transgression, normal regression and forced regression.

Uma metodologia dosimétrica foi estabelecida, para determinação das doses recebidas em extremidades por indivíduos ocupacionalmente expostos à radiação beta, com detectores de Al2O3:C e sistema leitor microStar, da Landauer, associados à técnica de luminescência opticamente estimulada (OSL). As principais etapas do trabalho foram: caracterização do material dosimétrico Al2O3:C utilizando a técnica de OSL; estabelecimento de um método para avaliação de dose em extremidades; determinação de taxas de dose de fontes de radiação beta; aplicação do método estabelecido em um teste prático com indivíduos ocupacionalmente expostos à radiação beta durante uma simulação de procedimento de calibração de aplicadores clínicos; validação do método desenvolvido por meio de comparação das doses obtidas no teste prático pela técnica de OSL com doses obtidas pela técnica de TL. Os resultados mostram que os detectores de Al2O3:C e a técnica de OSL podem ser utilizados em monitoração individual de extremidades e radiação beta. / A dosimetric methodology was established for the determination of extremity doses of individuals occupationally exposed to beta radiation, using Al2O3:C detectors and the optically stimulated luminescence (OSL) reader system microStar, Landauer. The main parts of the work were: characterization of the dosimetric material Al2O3:C using the OSL technique; establishment of the dose evaluation methodology; dose rate determination of beta radiation sources; application of the established method in a practical test with individuals occupationally exposed to beta radiation during a calibration simulation of clinical applicators; validation of the methodology by the comparison between the dose results of the practical test using the OSL and the thermoluminescence (TL) techniques. The results show that both the OSL Al2O3:C detectors and the technique may be utilized for individual monitoring of extremities and beta radiation.

A radiação ionizante é amplamente utilizada em diversas áreas na indústria e na medicina. No campo da medicina, a radiação ionizante é utilizada tanto para fins terapêuticos como para fins diagnósticos, abrangendo assim um grande intervalo de doses de diferentes tipos de radiações. Para certificar que a finalidade da prática esteja sendo alcançada, são necessários estudos detalhados de detectores e dispositivos que atendam aos diferentes tipos de radiações. Neste trabalho foi realizado um estudo das características dosimétricas de amostras de BeO em feixes padronizados de radiodiagnóstico convencional, mamografia e tomografia computadorizada, utilizando as técnicas de termoluminescência (TL) e luminescência opticamente estimulada (OSL) e propondo um sistema adequado para sua utilização em dosimetria de feixes. Os principais resultados obtidos foram: alta sensibilidade à luz branca durante a irradiação, boa reprodutibilidade das respostas TL e OSL (coeficientes de variação inferiores a 5%), parâmetros cinéticos correspondentes aos valores obtidos em todos os métodos testados, sem fading dentro do período estudado para ambas as técnicas. As características dosimétricas obtidas neste trabalho mostram a possibilidade de aplicação das amostras de BeO em dosimetria da radiação X, considerando os intervalos de dose empregados, pelas técnicas de TL e OSL. Assim, as amostras de BeO apresentaram sua utilização potencial para dosimetria de feixes de radiodiagnóstico convencional, mamografia e tomografia computadorizada. / The ionizing radiation is widely used in several areas in industry and medicine. In the field of medicine, the ionizing radiation is used both for therapeutic purposes and for diagnostic purposes, thus covering a wide range of doses of different types of radiation. To certify that the goal of practice is being achieved detailed studies of detectors and devices that respond to different types of radiation are required. In this work, a study of dosimetric characteristics of BeO samples was performed in standard beams of conventional diagnostic radiology, mammography and computed tomography, using the techniques of thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL), and proposing a suitable system for its use in beam dosimetry. The main results obtained were: high sensitivity to white light during the irradiation, good reproducibility of responses TL and OSL (coefficients of variation of less than 5%), and kinetics parameters corresponding to the values obtained in all of the tested methods, without fading within the observed period for both techniques. The dosimetric characteristics obtained in this work show the possibility of application of BeO samples for dosimetry of X radiation, considering the tested dose interval, by the TL and OSL techniques. Thus, the BeO samples presented potential use for dosimetry of conventional diagnostic radiology, mammography and computed tomography beams.

Understanding the nature of Colorado River deposits in Grand Canyon helps reveal how the river responds to changes in its Colorado Plateau tributaries and Rocky Mountain headwaters. This study focused on Holocene alluvial deposits associated with archaeological sites excavated near Ninemile Draw in Glen Canyon and at Tanner Bar in eastern Grand Canyon. Two previously-developed conceptual models of deposition were tested based on previous work. Previous researchers have suggested that Holocene alluvial deposits in Grand Canyon are a series of inset aggradational packages that correlate to valley fills and arroyo-cutting cycles in Colorado Plateau tributaries and are laterally consistent throughout the river corridor. An alternate hypothesis is that alluvial packages record paleoflood sequences along the Colorado River with no Holocene change in river grade. In this model, deposits are preserved more variably as a function of local hydrologic geometry, and they should be less correlatable. Detailed stratigraphic columns of terrace deposits and several stratigraphic panels of archaeological trenches, combined with facies interpretations, were used to reconstruct a high-resolution alluvial history at two locations. Optically stimulated luminescence (OSL) and radiocarbon dating methods were used at both locations with consistent results. At both sites, the sediment includes multiple depositional facies of mainstem and local-source material, and it consists of stratal packages bound by unconformities. These stratigraphic relations, combined with geochronology, lead to the interpretation that the alluvium is composed of six correlatable alluvial packages at overlapping heights above river level throughout the canyon. The four older packages include facies that imply aggradation throughout the river corridor, suggesting oscillations in river grade. The youngest two packages consist only of mainstem flood deposits. These packages suggest that preservation of deposits over the past ~1 ky has not been driven by aggradation, although incision since ~1 ky is possible. Comparison of the interpreted chronostratigraphy to climate records suggests that this large river's grade has not responded visibly to smaller century to millennial-scale climate oscillations. This work is the first to document that the alluvial record in Grand Canyon spans the entire Holocene, and conclusions support to both previous conceptual models of deposition.