Several methodologies for radon concentration measurements have been used for monitoring radon in homes and workplaces to minimize health hazards due to indoor radon exposure. One of them is the Nuclear Track Methodology (NTM), commonly used for passive long-term measurements. The LR-115 type II (cellulose nitrate), as an NTM’s detector, is often located inside a diffusion chamber. The set formed by the detector and the chamber hereinafter will be called a monitor. Commercial monitors, e.g., RadOUT , Radosys, NRPB, are routinely used for radon measurements; they are calibrated in Certified and/or Accredited Laboratories. However, many laboratories have developed their own monitors, varying some characteristics as geometric shapes, dimensions, and material properties. They also do not have access to calibrate them in Certified and/or Accredited Laboratories. In the present thesis, we studied the detector response given the characteristics of the diffusion chamber that we use, and to know how these characteristics influence radon measurements. The results of this study can provide a fast-calibration of the detector that can be compared to calibrations in Certified and/or Accredited Laboratories. This study is based on Monte Carlo methods that imitate the experimental procedure commonly-used in estimating the calibration factor. This calibration method is more accesible than calibrations performed in Certified and/or Accredited Laboratories due to its low cost, feasibility and applicability. For these purposes, a monitor (LR-115 + a non-commercial diffusion chamber made of polypropylene -usually used as cosmetic pot-) was used in this research. LR-115 detector response in this set-up is reported by taking into account the geometric shape, dimensions and material (conductive or non-conductive) of the chamber, the transmission factor (the ratio of final steady state concentration of radon or thoron at the entrance of the chamber to the concentration of radon or thoron just inside this entrance), radon exposure level, and etching and reading process. Regarding the level of radon exposure, it was possible to correct the track overlap effect for high exposure levels, as can occur in radon measurements in soil pores, by applying a mathematical model. Mainly, these researches show that a non-commercial monitor can work as well as commercial ones. Besides, using an LR-115 in bare mode exposed by unconventional exposition results in concentric ring-shaped tracks, caused by UV natural radiation. The repeatability and reproducibility of the observed phenomenon were experimentally demonstrated. We also studied the ability of the LR-115 detector to register alpha particles from nuclear (n,α) reactions, or radon/thoron progeny. This study is also based on Monte Carlo methods and can provide an estimation of the efficiency of the detector to neutron or radon/thoron progeny.

No presente trabalho foi desenvolvida uma técnica radiográfica para a inspeção de amostras finas, que emprega feixes de partículas - ? como radiação penetrante e, detectores de traços nucleares de estado sólido para o registro da imagem. O feixe é gerado em uma tela de boro natural quando irradiada com nêutrons térmicos e o detector utilizado foi o CR-39. A interação das partículas - ? com o detector geram danos, os quais sob a ação de uma solução química adequada transformam-se em traços, as unidades básicas formadoras da imagem. Foi desenvolvido um sistema digital próprio para a aquisição, análise e processamento dos dados e das imagens registradas nos detectores. As condições ótimas de irradiação e de revelação para a obtenção de uma radiografia são 1,3 horas e 25 minutos a 70°C, respectivamente. Nestas condições a técnica é capaz de analisar amostras com até 10?m de espessura, com uma resolução espacial de 32?m. O emprego do sistema digital permitiu uma redução significativa no tempo despendido para a aquisição e análise de dados e, uma melhoria na visualização das imagens radiográficas registradas. Além disto permitiu acesso a novos dados referentes aos traços registrados, o que abriu novas perspectivas de pesquisa pois, tem-se acesso aos parâmetros fundamentais que norteiam a teoria da formação da imagem em detectores de traços nucleares utilizada neste trabalho. São apresentadas algumas radiografias que demonstram a potencialidade da técnica desenvolvida. Quando comparada com as outras técnicas radiográficas usuais, empregadas para inspecionar amostras finas, a desenvolvida no presente trabalho permite um menor tempo para a obtenção da imagem, não é necessário a manipulação de materiais radioativos líquidos e, o filme empregado é praticamente insensível às radiações ?, ?, raios - X e luz visível. / A new radiography technique to inspect thin samples was developed. Low energy alpha particles, generated by a boron based screen under thermal neutron irradiation, are used as penetrating radiation. The solid state nuclear track detector CR-39 has been used to register the image. The interaction of the ? - particles with the CR-39 gives rise to damages which under an adequate chemical etching became tracks the basic units forming the image. A digital system was developed for data acquisition and data analysis as well as for image processing. The irradiation and etching conditions to obtain the best radiography are 1,3 hours and 25 minutes at 70°C respectively. For such conditions samples having 10?m in thickness can be inspected with a spatial resolution of 32?m. The use of the digital system has reduced the time spent for data acquisition and data analysis and has improved the radiography image visualization. Furthermore, by using the digital system, it was possible to study several new parameters regarding the tracks which are very important to understand and study the image formation theory in solid state nuclear track detectors, the one used in this thesis. Some radiography images are also shown which demonstrate the potential of the proposed radiography technique. When compared with the other radiography techniques already in use to inspect thin samples, the present one developed in the present paper allows a smaller time to obtain the image, it is not necessary to handle liquid radioactive substances, the detector is insensitive to ?, ?, X-ray and visible light.

No presente trabalho foi desenvolvida uma técnica radiográfica para a inspeção de amostras finas, que emprega feixes de partículas - ? como radiação penetrante e, detectores de traços nucleares de estado sólido para o registro da imagem. O feixe é gerado em uma tela de boro natural quando irradiada com nêutrons térmicos e o detector utilizado foi o CR-39. A interação das partículas - ? com o detector geram danos, os quais sob a ação de uma solução química adequada transformam-se em traços, as unidades básicas formadoras da imagem. Foi desenvolvido um sistema digital próprio para a aquisição, análise e processamento dos dados e das imagens registradas nos detectores. As condições ótimas de irradiação e de revelação para a obtenção de uma radiografia são 1,3 horas e 25 minutos a 70°C, respectivamente. Nestas condições a técnica é capaz de analisar amostras com até 10?m de espessura, com uma resolução espacial de 32?m. O emprego do sistema digital permitiu uma redução significativa no tempo despendido para a aquisição e análise de dados e, uma melhoria na visualização das imagens radiográficas registradas. Além disto permitiu acesso a novos dados referentes aos traços registrados, o que abriu novas perspectivas de pesquisa pois, tem-se acesso aos parâmetros fundamentais que norteiam a teoria da formação da imagem em detectores de traços nucleares utilizada neste trabalho. São apresentadas algumas radiografias que demonstram a potencialidade da técnica desenvolvida. Quando comparada com as outras técnicas radiográficas usuais, empregadas para inspecionar amostras finas, a desenvolvida no presente trabalho permite um menor tempo para a obtenção da imagem, não é necessário a manipulação de materiais radioativos líquidos e, o filme empregado é praticamente insensível às radiações ?, ?, raios - X e luz visível. / A new radiography technique to inspect thin samples was developed. Low energy alpha particles, generated by a boron based screen under thermal neutron irradiation, are used as penetrating radiation. The solid state nuclear track detector CR-39 has been used to register the image. The interaction of the ? - particles with the CR-39 gives rise to damages which under an adequate chemical etching became tracks the basic units forming the image. A digital system was developed for data acquisition and data analysis as well as for image processing. The irradiation and etching conditions to obtain the best radiography are 1,3 hours and 25 minutes at 70°C respectively. For such conditions samples having 10?m in thickness can be inspected with a spatial resolution of 32?m. The use of the digital system has reduced the time spent for data acquisition and data analysis and has improved the radiography image visualization. Furthermore, by using the digital system, it was possible to study several new parameters regarding the tracks which are very important to understand and study the image formation theory in solid state nuclear track detectors, the one used in this thesis. Some radiography images are also shown which demonstrate the potential of the proposed radiography technique. When compared with the other radiography techniques already in use to inspect thin samples, the present one developed in the present paper allows a smaller time to obtain the image, it is not necessary to handle liquid radioactive substances, the detector is insensitive to ?, ?, X-ray and visible light.

Neste trabalho são apresentados os estudos das condições de resposta de um diodo de Si, com estrutura de múltiplos anéis de guarda, na detecção e espectrometria de partículas alfa. Este diodo foi fabricado por meio do processo de implantação iônica (Al/p+/n/n+/Al) em um substrato de Si do tipo n com resistividade de 3 kohm•cm, 300 mícrons de espessura e área útil de 4 mm2. Para usar este diodo como detector, a face n+ deste dispositivo foi polarizada reversamente, o primeiro anel de guarda aterrado e os sinais elétricos extraídos da face p+. Estes sinais eram enviados diretamente a um pré-amplificador desenvolvido em nosso laboratório, baseado no emprego do circuito híbrido A250 da Amptek, seguido da eletrônica nuclear convencional. Os resultados obtidos com este sistema na detecção direta de partículas alfa do Am-241evidenciaram excelente estabilidade de resposta com uma elevada eficiência de detecção (= 100 %). O desempenho deste diodo na espectrometria de partículas alfa foi estudado priorizando-se a influência da tensão de polarização, do ruído eletrônico, da temperatura e da distância fonte-detector na resolução em energia. Os resultados mostraram que a maior contribuição para a deterioração deste parâmetro é devida à espessura da camada morta do diodo (1 mícron). No entanto, mesmo em temperatura ambiente, a resolução medida (FWHM = 18,8 keV) para as partículas alfa de 5485,6 keV (Am-241) é comparável àquelas obtidas com detectores convencionais de barreira de superfície freqüentemente utilizados em espectrometria destas partículas. / In this work are presented the studies about the response of a multi-structure guard rings silicon diode for detection and spectrometry of alpha particles. This ion-implanted diode (Al/p+/n/n+/Al) was processed out of 300 micrometers thick, n type substrate with a resistivity of 3 kohm•cm and an active area of 4 mm2. In order to use this diode as a detector, the bias voltage was applied on the n+ side, the first guard ring was grounded and the electrical signals were readout from the p+ side. These signals were directly sent to a tailor made preamplifier, based on the hybrid circuit A250 (Amptek), followed by a conventional nuclear electronic. The results obtained with this system for the direct detection of alpha particles from Am-241 showed an excellent response stability with a high detection efficiency (= 100 %). The performance of this diode for alpha particle spectrometry was studied and it was prioritized the influence of the polarization voltage, the electronic noise, the temperature and the source-diode distance on the energy resolution. The results showed that the major contribution for the deterioration of this parameter is due to the diode dead layer thickness (1 micrometer). However, even at room temperature, the energy resolution (FWHM = 18.8 keV) measured for the 5485.6 MeV alpha particles (Am-241) is comparable to those obtained with ordinary silicon barrier detectors frequently used for these particles spectrometry.

Neste trabalho são apresentados os estudos das condições de resposta de um diodo de Si, com estrutura de múltiplos anéis de guarda, na detecção e espectrometria de partículas alfa. Este diodo foi fabricado por meio do processo de implantação iônica (Al/p+/n/n+/Al) em um substrato de Si do tipo n com resistividade de 3 kohm•cm, 300 mícrons de espessura e área útil de 4 mm2. Para usar este diodo como detector, a face n+ deste dispositivo foi polarizada reversamente, o primeiro anel de guarda aterrado e os sinais elétricos extraídos da face p+. Estes sinais eram enviados diretamente a um pré-amplificador desenvolvido em nosso laboratório, baseado no emprego do circuito híbrido A250 da Amptek, seguido da eletrônica nuclear convencional. Os resultados obtidos com este sistema na detecção direta de partículas alfa do Am-241evidenciaram excelente estabilidade de resposta com uma elevada eficiência de detecção (= 100 %). O desempenho deste diodo na espectrometria de partículas alfa foi estudado priorizando-se a influência da tensão de polarização, do ruído eletrônico, da temperatura e da distância fonte-detector na resolução em energia. Os resultados mostraram que a maior contribuição para a deterioração deste parâmetro é devida à espessura da camada morta do diodo (1 mícron). No entanto, mesmo em temperatura ambiente, a resolução medida (FWHM = 18,8 keV) para as partículas alfa de 5485,6 keV (Am-241) é comparável àquelas obtidas com detectores convencionais de barreira de superfície freqüentemente utilizados em espectrometria destas partículas. / In this work are presented the studies about the response of a multi-structure guard rings silicon diode for detection and spectrometry of alpha particles. This ion-implanted diode (Al/p+/n/n+/Al) was processed out of 300 micrometers thick, n type substrate with a resistivity of 3 kohm•cm and an active area of 4 mm2. In order to use this diode as a detector, the bias voltage was applied on the n+ side, the first guard ring was grounded and the electrical signals were readout from the p+ side. These signals were directly sent to a tailor made preamplifier, based on the hybrid circuit A250 (Amptek), followed by a conventional nuclear electronic. The results obtained with this system for the direct detection of alpha particles from Am-241 showed an excellent response stability with a high detection efficiency (= 100 %). The performance of this diode for alpha particle spectrometry was studied and it was prioritized the influence of the polarization voltage, the electronic noise, the temperature and the source-diode distance on the energy resolution. The results showed that the major contribution for the deterioration of this parameter is due to the diode dead layer thickness (1 micrometer). However, even at room temperature, the energy resolution (FWHM = 18.8 keV) measured for the 5485.6 MeV alpha particles (Am-241) is comparable to those obtained with ordinary silicon barrier detectors frequently used for these particles spectrometry.

Los efectos biológicos producidos por dosis bajas de radiación continúan siendo objeto de controversia. Cada cierto tiempo aparecen nuevos estudios a escala molecular y celular que arrojan luz sobre los mecanismos moleculares básicos que subyacen en las respuestas de los sistemas vivos a las radiaciones ionizantes. En esta tesis se muestran tanto la metodología empleada como los resultados obtenidos tras la irradiación in vitro de diferentes líneas celulares tumorales y no tumorales. Para irradiar los cultivos con dosis bajas (del orden del mGy) de radiación alfa se ha puesto a punto un dispositivo para disolver el gas radiactivo 222Rn en el medio de cultivo celular.Los resultados más interesantes han sido los obtenidos tras la irradiación de la línea MCF-7 de cáncer de mama humano metastásico. Junto con la observación de cambios en el crecimiento (no relacionadas linealmente con la dosis), los análisis genéticos revelaron modificaciones en la expresión de genes de la familia Bcl-2, reguladores de la muerte celular por apoptosis. En concreto, el gen bcl-xS (relacionado con quimiorresistencia en esta línea celular) sólo se expresó en los cultivos irradiados. Tras este resultado se analizó la influencia de la radiación sobre la sensibilidad de las MCF-7 a los fármacos Taxol y VP-16, observándose que los cultivos previamente irradiados respondían mejor al tratamiento con ambos quimioterápicos. / Biological effects due to low doses of radiation still remain as a controversial issue. Every certain time new studies on a cellular and molecular basis give out light on the basic mechanisms underlying the response of living systems to ionising radiation. In this thesis the methodology and results obtained after in vitro irradiation of tumour and normal cell lines are described. In order to expose cells to low doses of alpha particles, a new device for dissolving radioactive gas 222Rn in the culture medium was set up.The most remarkable results are those obtained after the irradiation of human breast metastasic cells of the line MCF 7. Together with influences on the growth rate (non linearly related with the dose of radiation), also genetic changes were observed in the expression of some Bcl 2 gene family members related with apoptotic cell death. In short, bcl xs (related with multidrug resistance phenomena in this cellular line) was only expressed in irradiated cell cultures. After this result, the influence of alpha irradiation on the sensibility of MCF 7 to the chemotherapeutic drugs Taxol and VP 16 was analysed, obtaining that those cell cultures previously irradiated showed an improved response to the action of the drugs.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kelaine Hofelmann.pdf: 2386106 bytes, checksum: aeec01c186f76b6b27808fbbe356b665 (MD5) Previous issue date: 2013-03-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The wettability of a-C:H films deposited by PECVD at different temperatures and deposition pressure were analyzed before and after exposing them to low activity gamma radiation, ultraviolet of low energy and alpha particles. M2 steel disks and silicon were used as substrates. The base pressure was kept under 10-5 Torr. Plasma of pure acetylene gas was used as a carbon source. The deposition temperature ranged from room temperature up to 200 °C. The deposition pressure varied from 0.1 Torr up to 3.0 Torr. All samples were irradiated for 15 minutes and were located 10 cm away from the source of gamma rays and alpha particles and 5.5 cm from the UV source. Samples exposed show changes in the state of wettability due to radiation. Raman Spectroscopy at 1064 nm was used to investigate the structural modification of the a-C:H films. The results show typical D and G bands of amorphous carbon materials besides a band indicating the presence of sp bonds. The surface tension was calculated to understand the influence of radiation on the wetting character of a-C:H samples. Thus to facilitate the control of reversing wettability of the films. / A molhabilidade de filmes de a-C:H depositados por PECVD com diferentes temperaturas e pressões de deposição foi analisada antes e depois da exposição a radiação gama de baixa atividade, ultravioleta de baixa energia e partículas alfa. Discos de aço M2 e silício monocristalino foram usados como substrato. A pressão de base do sistema foi mantida em 10-5 Torr. Plasma de gás acetileno puro foi utilizado como fonte de carbono. A temperatura de deposição variou desde a temperatura ambiente até 200ºC e ao variarmos a pressão de deposição ela foi de 0,1 Torr até 3,0 torr. Todas as amostras foram irradiadas durante 15 minutos e foram localizadas a 10 cm de distância das fontes de gama e de partículas alfa e a 5,5 cm da fonte de UV. Amostras irradiadas mostram mudanças de estado de molhabilidade devido. Espectroscopia Raman em 1064 nm foi utilizada para investigar a modificação estrutural dos filmes de a-C:H. Os resultados mostram bandas D e G típicas de materiais de carbono amorfo, além de bandas representando ligações sp. O cálculo da tensão superficial foi usado para compreender o papel da radiação no caráter de molhabilidade das amostras e facilitar o controle das mudanças de estado hidrofóbico/hidrofílico dos filmes de a-C:H.