Atualmente a maior parte dos tratamentos radioterápicos é feita através de irradiações com feixes de fótons de alta energia. Esses feixes se originam em fontes radioativas (de nuclídeos como o cobalto 60) ou são gerados em aceleradores lineares de elétrons. Para as medidas dosimétricas nesses feixes, uma das técnicas mais utilizada é a termoluminescência (TL) e, para a correta utilização dos dosímetros termoluminescentes (TLDs), é necessário conhecer suas características dosimétricas como, por exemplo, a variação da sua resposta com a energia do feixe de radiação. O objetivo desse trabalho foi estudar essa dependência energética da resposta TL de diversos materiais quando irradiados em feixes de fótons de alta energia. Para isso, foram obtidas curvas de resposta TL em função da dose absorvida em água para os LDs de LiF:Mg, Ti (TLD-100), fluorita natural brasileira, CaSO4:Dy, Mg2SiO4:Tb e l2O3:C irradiados em feixes gama de 60Co e de raios X de aceleradores lineares com potenciais de aceleração nominais de 6, 10, 15 e 18 MV. O estudo foi feito em uma faixa de doses equivalente à utilizada em fracionamentos padrão de tratamentos de radioterapia e os resultados demonstram que, nessas condições, não há variação maior que 3% na resposta TL em função da energia dos fótons. A relação entre a deposição e doses nos TLDs e a deposição de doses na água em função da variação da energia oi estudada por simulação de Monte Carlo (MC), através do código PENELOPE, e os resultados foram coerentes com os resultados experimentais. Os TLDs também foram irradiados com nêutrons térmicos e epitérmicos e apresentaram sensibilidade a esse tipo de radiação. No entanto, a coerência dos resultados experimentais e de MC (que não levaram em conta a presença de nêutrons), o estudo da variação da sensibilidade relativa com a energia e a análise das curvas de emissão dos TLDs levam à conclusão e que a influência na resposta TL devida a nêutrons que contaminam os feixes de fótons estudados, é desprezível para todos os materiais. Os resultados desse trabalho indicam que, para a faixa de doses e energias utilizadas rotineiramente na radioterapia, os TLDs de LiF:Mg, Ti (TLD-100), fluorita natural brasileira, CaSO4:Dy, Mg2SiO4:Tb e Al2O3:C podem ser utilizados sem a aplicação de fatores de correção para a energia do feixe. / Currently the majority of radiotherapy treatments are done by irradiation with high energy photon beams. These beams are emitted by radioactive sources (of nuclides such as cobalt 60) or generated in electron linear accelerators. For dosimetric measurements on these beams, one of the most used techniques is the thermoluminescence (TL). For the correct use of the thermoluminescent dosimeters (TLDs), it is necessary to know their dosimetric properties like, for example, the variation of their response with the energy of the radiation beam. The purpose of this study was to assess the energy response of various TL materials when irradiated with high energy photon beams. So, curves relating the TL response and absorbed dose to water were obtained for LiF:Mg, Ti (TLD-100), Brazilian natural fluorite, CaSO4:Dy, g2SiO4:Tb and Al2O3:C TLDs irradiated with gamma rays from a 60Co source and linear accelerator X ray beams with nominal accelerating potential of 6, 10, 15 and 18 MV. The study was done in a dose range similar to that used in standard fractionated radiotherapy treatments and the results show that under these conditions, there is no variation larger than 3% in the TL response as a function of photon energy. The relationship between the dose deposition in the TLD and the dose deposition in water in function of the photon energy was studied by Monte Carlo method (MC), using the PENELOPE code system, and the results were consistent with the experimental outcomes. The TLDs were also irradiated with thermal and epithermal neutrons and proved to be sensitive to them. However, the consistency of the experimental and MC results (which did not take into account the presence of neutrons), the study of the variation in TL relative sensitivity with the beam energy, and the TLD glow curve shape analysis lead to the conclusion that the influence on TL response due to neutron contamination in the therapeutic photon beams is negligible for all materials. The results indicate that for the range of doses and energies used routinely in radiotherapy, the LiF:Mg, Ti (TLD-100), Brazilian natural fluorite, CaSO4:Dy, Mg2SiO4:Tb and Al2O3:C TLDs can be used without applying any correction factors for the beam energy.

No description available.

by Ng Man Fai. / Title also in Chinese. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1990. / Bibliography: leaves 165-170. / Acknowledgement --- p.i / Abstract --- p.ii / Content --- p.iv / Chapter Chapter 1. --- Introduction / Chapter 1.1 --- Starting point --- p.1 / Chapter 1.2 --- TL dating --- p.2 / Chapter Chapter 2. --- Introduction to the unified model / Chapter 2.1 --- Introduction --- p.5 / Chapter 2.2 --- The model itself --- p.5 / Chapter Chapter 3. --- Experimental apparatus / Chapter 3.1 --- Thermoluminescence (TL) glow curve taking system --- p.10 / Chapter 3.2 --- Alpha-counting system --- p.12 / Chapter 3.3 --- Flame photometer --- p.14 / Chapter 3.4 --- Irradiation unit --- p.15 / Chapter 3. 5 --- Constant temperature oven --- p.16 / Chapter Chapter 4. --- Supralinear correction in additive thermoluminescence dating method / Chapter 4.1 --- Supralinearity as a difficulty in additive dose TL dating method --- p.19 / Chapter 4.2 --- A brief review of the conventional models --- p.20 / Chapter 4.3 --- Fitting of data to the unified model --- p.23 / Chapter 4.4 --- Results --- p.27 / Chapter Chapter 5. --- Thermoluminescence dating of ancient Chinese pottery / Chapter 5. 1 --- Introduction --- p.36 / Chapter 5.2 --- Dating of samples from Tung Wan archaeological site --- p.36 / Chapter 5.3 --- Comparison of dating results of samples from Philippines and Guangdong --- p.48 / Chapter Chapter 6. --- Experimental and theoretical investigation of the TL fading behaviour / Chapter 6.1 --- Introduction to fading process --- p.70 / Chapter 6.2 --- How fading effect affects the dating results --- p.72 / Chapter 6.3 --- Comparison of the semi-analytical prediction with the experimental result --- p.74 / Chapter 6.4 --- Dose-dependent TL fading of various minerals --- p.83 / Chapter Chapter 7. --- Single-peak and multiple-peak TL kinetics studies / Chapter 7.1 --- An introduction to the first order and second order TL kinetics --- p.106 / Chapter 7.2 --- Recent developments made by P. W. Levy --- p.115 / Chapter 7.3 --- The unified model kinetics --- p.121 / Chapter 7.4 --- Glow curve behaviour of CaSO4 : Dy and CaF2 ： Mn TL phosphors --- p.125 / Chapter Chapter 8. --- Conclusion --- p.144 / Appendices 1-10 --- p.147 / References --- p.165

Typescript (Photocopy) / Includes copies of 5 published papers co-authored by the author in back / Bibliography: leaves 214-230 / xi, 230, [86] leaves : ill., maps (some col.) ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Geology and Geophysics, 1990

published_or_final_version / Earth Sciences / Doctoral / Doctor of Philosophy

No description available.

No presente trabalho, foi montado um sistema de eletrodifusão para o estudo dos efeitos da substituição de íons alcalinos, presentes no canal estrutural, por íons de hidrogênio (H POT. +), nas propriedades termoluminescentes e ópticas do quartzo. A corrente elétrica de eletrólise apresenta, na parte inicial de aquecimento, um ombro ou pico de corrente. Através da análise do comportamento deste pico e informações obtidas de dados de absorção óptica na região espectral do infravermelho, concluiu-se que o pico presente na curva inicial de eletrólise se deve ao complexo [AL POT. 3+/M POT. +]. As medidas de termoluminescência e absorção óptica na região espectral do visível e ultra-violeta foram feitas em amostras de quartzo eletrodifundidos e não eletrodifundidos e chegou-se à proposição de uma reação envolvendo os alcalinos presentes no canal. Nesta reação, os íons alcalinos fazem o papel de centros armadilhadores de íons de oxigênio O POT. produzidos pela radiação ionizante, e estabilizadores de vacâncias de oxigênio. O aquecimento, em tomo de 300 GRAUS C, provoca a desestabilização desses centros armadilhadores, liberando os íons alcalinos que reagem com os defeitos [ALO IND. 4] POT. 0 emitindo luz TL. Aproveitando a existência de canais estruturais, semelhantes ao quartzo, tentou-se eletrodifundir H POT + no berilo. Através de medidas de termoluminescência e corrente inicial de eletrólise, discute-se a possibilidade da existência do defeito [FE POT. 3+/M POT. +] no berilo. / A system of electrodiffusion was made in the laboratory to investigate effects of exchanging alkali ions, usually present in the structural channels by protons, in the optical and thermoluminescent properties of quartz. In the initial part of heating, the sweeping current presents a peak at about 350 GRAUS C. The analysis of the behaviour of this peak with additional data of optical absorption in the region of infrared, it was concluded that the peak at 350 GRAUS C of the current is due to [AL POT. 3+/M POT. +] system. Thermoluminescence and optical absorption spectra in the visible and ultraviolet light region for swept and unswept quartz were compared. Based on this comparison it was shown that, once irradiated to gama- or X-rays, alkali ions are removed from [AL POT. 3+/ M POT. +] and either couple to o ions or capture electron and become interstitial alkali atom, leaving, further, [ALO IND. 4] POT. 0 hole center. Heating at about 300 GRAUS C electrons from M POT 0 or M POT +O POT recombine with holes in [ALO IND. 4] POT. 0, emitting TL light, besides regrouping Al POT. 3+ and M POT. + to reform [Al POT. 3+/M POT. +] system by coulomb attraction. The electrodiffusion experiment was extended to beryl crystal, because beryl has also structural channels. To explain initial sweeping current behaviour as well as thermoluminescent property a mechanism involving [FE POT. 3+/M POT. +] system is proposed.

Vidros boratos contendo óxidos modificadores vêm sendo estudados por apresentarem um número atômico efetivo próximo ao do tecido humano, o que os tornam materiais interessantes para o desenvolvimento de dosímetros termoluminescentes. O objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades térmicas e estruturais do sistema xCaB4O7-(100-x)CaB2O4, com x variando de 0 a 100 % em massa. As amostras sem dopantes foram previamente estudadas a fim de determinar uma composição que apresentasse a melhor resposta termoluminescente (TL) para a inclusão do íon Dy como dopante e Li como co-dopante, aumentando a eficiência TL da mesma. Pelo método de fusão e moldagem, foram obtidos amostras vítreas e vitrocerâmicas. A fase cristalina presente nas amostras vitrocerâmicas foi determinada por difratometria de raios X e identificada como fase única CaB2O4. A composição vitrocerâmica 20CaB4 (% em massa) apresentou a melhor resposta TL, sendo dopada com Dy e co-dopada com Li para o estudo das propriedades dosimétricas. Este estudo mostrou uma resposta linear num intervalo de 5 a 70 minutos de exposição à radiação ultravioleta e uma boa reprodutibilidade do sinal TL provando ser um material promissor para a utilização em dosimetria pessoal e clínica. / Borate glasses containing modified oxides have been studied on account of their effective atomic number close to that of the human tissue, what makes them interesting materials for the development of the thermoluminescent dosimeters. The purpose of this work was to study the thermal and structure properties of the xCaB4O7-(100-x)CaB2O4 system with x ranging from 0 to 100 wt%. The undoped samples were previously studied in order to determine a composition that would present a better thermoluminescent response for the incluision of the Dy íon as dopant and Li as co-dopant, thus increasing its TL efficiency. By the melting/molding method, the glass-ceramic samples was determined by the X-ray difractometry and identified as a unique CaB2O4 phase. The glass-ceramic 20 CaB2O4 (wt%) composition presented the best TL response being doped with Dy and co-doped with Li for the study of the dosimetric properties. This study has shown a linear response within an interval of 5 to 70 minutes of exposure to the UV radiation and good reproducibility of the TL signal, thus proving to be a promising material for using in the personal and clinical dosimetry.

No presente trabalho, foram investigadas propriedades de absorção óptica e termoluminescência para sete variedades de quartzo natural brasileiro (Azul, com enxofre, leitoso, rosa, verde, vermelho e preto). Para efeitos comparativos, empregou-se o quartzo hialino e o sintético, ambos na fase alfa. Ametista e citrino não foram estudados devido ao número grande de relatos na literatura destes materiais. A difração de raios-X mostrou que todas as variedades de quartzo estudadas possuem a mesma estrutura padrão de quartzo. A composição das amostras obtidas por Fluorescência de Raios-X e Espectroscopia de Massas com Plasma (ICP-MS), revelam a presença de Al2O3 e Na2O em todas as variedades além de concentrações de Ca, Zn, Zr e Ba. Os picos TL nas curvas de emissão são discrepantes das curvas usualmente encontradas na literatura, com picos em 1100C, 2200C e 3250C. Apenas o pico em 1100C é comum a todas as amostras. Em relação à forma das curvas de emissão também existe discrepância. O comportamento da intensidade TL em função da dose, para picos em 2200C e 3250C é singular para cada amostra, de forma que o comportamento linear-supralinear-sublinear é observado apenas nos picos em 2200C para amostras de quartzo azul e hialino. O pico em 3250C, apresenta em praticamente todas as amostras, um terceiro estágio de crescimento com a dose. Admiti-se que o segundo estágio, que é da supralinearidade, é causado pela criação de novas vacâncias de oxigênio pela radiação, o segundo estágio é seguido de outro não-linear. Aqui se propõe um modelo em que a radiação cria novas vacâncias, dentro do grupo de tetraedros SiO4, do qual se formou a vacância de oxigênio. O germânio, no presente trabalho, possui concentrações baixíssimas em amostras como o quartzo leitoso e quartzo com enxofre, de maneira que não apresenta correlação com o pico de 110°C, conforme descrito na literatura, pois ambas amostras apresentam intensos picos nesta região de temperatura. Estudos de absorção óptica revelam a existência de bandas de absorção em 620, 450 e 350nm. Conforme a literatura, estas bandas são causadas pela presença do alumínio, pois crescem rapidamente com a radiação, causando a transição do quartzo hialino para quartzo fumê. Ao se comparar com amostra de quartzo artificial, com concentrações de alumínio, próximas as do hialino, a amostra não apresentou as três bandas mencionadas anteriormente, de maneira que se pode concluir que o alumínio não é o responsável por elas. Conclui-se que, as sete variedades de quartzo do presente trabalho, apresentam propriedades TL e de AO muito singulares para cada variedade, ao contrário do que se espera ao analisar os difratogramas das amostras. / Thermoluminescence and optical absorption properties of seven varieties of natural Brazilian quartz, namely, blue, sulphurous, milky, pink, green, red and black quartzs, have been investigated. For comparasion measurements were carried out also on natural alpha and synthetic quartz. Since gemological amethyst and citrine have been studied by several authors, they were not included in this work. The X Ray diffraction analysis has shown that all seven varieties of quartz have a same crystal structure of a standard sample. X Ray fluorescence and Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) analysis reveal Al2O3 and Na2O in all the quartz in fairly large amount, wich are essential in TL emission. Ca, Zn, Ba and Zr are also found in all the quartz samples, however several previous studies of silicate minerals indicated that they do not participate in the physical properties investigated. It is commonly known that a natural alpha quartz presents in its glow curve, 110, 220 and 325°C (sometimes replaced by 375°C) peaks. Except for 110°C peak, the two others are found is some variety but not in others. No explanation was found yet. The shape of glow curves also vary considerably from one variety to others. A striking result was obtained concerning TL response as function of radiation dose of 220°C (245°C in black quartz) and 325°C peaks. The linearsupralinear- sublinear, commonly observed in alkali halides, oxides, sulphates, etc. crystals are not observed in quartz samples except for 220°C peak in blue quartz and hyaline quartz. If linear and supralinear behavior are called first and second stage, the third stage in many of them is not sublinear, rather it keeps growing. In some cases, the first and second stages are strongly supralinear, sulphurous such as in quartz and pink quartz . In alkali halide crystal, for instance, the second stage is due to anion vacancy generated by radiation. In quartz it is due to generation of oxygen vacancy. For the third stage it is proposed that the radiation creates new oxygen vacancy in the group of SiO4 tetrahedron generating oxygen vacancy for the second stage. In the literature, one finds Ge being responsible for production of 110°C peak. The ICP-MS measurements has shown that Ge is found in all the varieties seven quartz, except in sulphurous one, but in less that 2 ppm concentration. Furthermore it was found that the 110°C peak intensity, in these quartz, has no correlation to Ge concentration, the 110°C peak has a huge intensity. Therefore, it is proposed that the oxygen removed from its normal site ends up in an intersticial position as neutral oxygen. The irradiation liberating e-h pairs enable intersticial oxygen to capture electron and became O- centre. This is the source of 110°C peak. The optical absorption spectra of alpha quartz, particularly of heavily irradiated one, show bands at 620, 450 and 350nm. They were attributed to aluminum. Similar result was found in alpha quartz, but the synthetic one with a comparable concentration of aluminum as in the natural alpha quartz did not present such bands, even after irradiation to 20 to 25kGy gamma rays. It was concluded that 620, 450 and 350nm bands are not due to aluminum. It was not found the impurities responsible for there bands. In conclusion, the seven varieties investigated, present quite different behaviour. Compared to that of the usual nature alpha quartz.

Orientador: Keizo Yukimitu / Banca: Rafael Zadorosny / Banca: Seila Rojas de Souza / Resumo: A inserção das ciências físicas tem proporcionado grande contribuição aos estudos arqueológicos com as mais distintas técnicas de datação, permitindo que os mais variados tipos de materiais encontrados possam ser datados e, consequentemente, estabelecer a relação entre as várias culturas e a sua cronologia. A técnica de datação por Termoluminescência considera que materiais cerâmicos apresentam na sua composição cristais termoluminescentes que, ao ficarem expostos à radiação ionizante, devido à presença dos radionuclídeos e os raios cósmicos, acumulam energia nos chamados níveis metaestáveis, e quando aquecido a intensidade termoluminescente emitida pela amostra é proporcional ao tempo que ficou exposto a radiação. Assim, o presente estudo trata da datação absoluta de fragmentos cerâmicos provenientes dos Sítios Arqueológicos Aguinha, Célia Maria, Pernilongo, Ragil, Turvo III e Turvo V, aplicando a datação por Termoluminescência (TL). Como consequência deste estudo forneceremos subsídios para os arqueólogos estabelecerem uma cronologia para ocupações, comparando os resultados presentes com datações já realizadas. Comparando os resultados obtidos neste trabalho, com os já realizados observamos que o fragmento do sítio Ragil, mostrou resultados que não confirma interpretação arqueológica. No entanto os demais fragmentos permitiram que os mesmos confirmassem a época de ocupação / Abstract: The insertion of the physical sciences has provided great contribution to archaeology with the most distinct studies dating techniques, allowing all kinds of materials can be found dated and consequently establish the relationship between cultures and their chronology. The thermoluminescence dating technique considers that pottery materials have in their composition thermoluminescent crystals that were exposed to ionizing radiation, due to the presence of cosmic rays and radionuclides, which accumulate this energy in the so called metastable levels, and when heated thermoluminescence intensity emitted by the sample is proportional to the time that it has been exposed to the radiation. Thus, the present study deals with the absolute dating of ceramic fragments from the Archaeological Sites Aguinha, Célia Maria, Pernilongo, Ragil, Turvo III and V, by applying dating by Thermoluminescence (TL). As a consequence, this study well provide subsidies to establish a chronology for archaeological occupations, comparing the present results with dating already performed. Comparing the results obtained in this work, we observe that already carried the fragment Site Ragil, results showed that neither confirms archaeological interpretation. However the remaining fragments allowed even confirm the time of occupation / Mestre