As câmaras de extrapolação são câmaras de ionização com volume variável e são utilizadas principalmente como detectores de radiação beta. Neste trabalho foram caracterizadas duas câmaras de extrapolação, uma comercial da marca PTW, e uma outra desenvolvida no Laboratório de Calibração do IPEN, para aplicação como sistemas de referência em feixes de mamografia, radiodiagnóstico convencional e radioterapia. Os resultados obtidos nos testes de caracterização da resposta das câmaras de extrapolação: corrente de fuga, estabilidade de curto e médio prazos, determinação das correntes de saturação e das eficiências de coleção de íons, dependência angular e energética, mostram que estas câmaras de extrapolação podem ser utilizadas em dosimetria de feixes de radiação X de energias baixas. Os fatores de transmissão no tecido e os fatores de calibração foram também determinados para todas as qualidades de radiação citadas. Finalmente, foi estabelecido um procedimento de calibração de detectores de radiação em feixes padronizados de radiação X, utilizando as câmaras de extrapolação. / The extrapolation chambers are ionization chambers with variable volume, and they are mainly utilized as beta radiation detectors. In this work two extrapolation chambers were characterized, a commercial PTW extrapolation chamber and another extrapolation chamber developed at the Calibration Laboratory of IPEN, for application as reference systems in mammography, conventional diagnostic radiology and radiotherapy beams. The results obtained from the characterization tests of the chamber response: leakage current, short- and medium terms stability, determination of the saturation currents and the ion collection efficiencies, angular and energy dependence, show that these extrapolation chambers may be utilized for low-energy X radiation beam dosimetry. The transmission factors in tissue and the calibration factors were also determined for all cited radiation qualities. Finally, a procedure was established for calibration of radiation detectors in standard X radiation beams, using the extrapolation chambers.

No Brasil, atualmente só há um laboratório de calibração de monitores de radiação de nêutrons, sendo responsável pela guarda e manutenção do padrão brasileiro da fluência de nêutrons, localizado no Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes (LNMRI), Rio de Janeiro, no Instituto de Radioproteção e Dosimetria, Comissão Nacional de Energia Nuclear, Rio de Janeiro, com uma demanda grande de serviços com esse tipo de radiação. Com o intuito de descentralizar a oferta de serviços de calibração, surgiu a necessidade da montagem de um segundo Laboratório de Calibração com Nêutrons (LCN), no IPEN. Nas situações práticas envolvendo a calibração de monitores de radiação de nêutrons, um dos problemas principais está relacionado à radiação espalhada, que pode variar dependendo das dimensões do laboratório usado nos procedimentos de calibração. No processo de caracterização do campo de radiação de nêutrons da fonte de 241AmBe, onde foi realizada a avaliação dos espectros, das energias, das taxas de fluência, das taxas de equivalente de dose ambiente [H*(10)] e do coeficiente de conversão de fluência em dose [h*φ(10)] em diferentes posições do LCN, utilizando o feixe completo. A influência da radiação espalhada foi determinada por meio de três técnicas: Métodos de Monte Carlo, de Ajuste Reduzido e do Cone de Sombra. Dos resultados obtidos por meio de simulação e experimentalmente foi possível obter a fração de espalhamento em diferentes distâncias fonte-detector. / In Brazil, there is currently only one calibration laboratory for neutron radiation monitors. It is responsible for the custody and maintenance of the Brazilian neutron fluence standard, located at the Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes-LNMRI, Rio de Janeiro, at the Instituto de Radioproteção e Dosimetria, Comissão Nacional de Energia Nuclear, with a great demand of services with this type of radiation. In order to decentralize the calibration service offer, it was necessary to set up a second Neutron Calibration Laboratory (LCN), at IPEN. In practical situations involving the calibration of neutron radiation monitors, one of the main problems is related to scattered radiation, which may vary depending on the size of the laboratory used for the calibration procedures. In the process of characterization of the neutron radiation field of the 241AmBe source, the spectra, the energies, the fluence rate, the ambient dose equivalent rate and the conversion coefficient of fluence in dose at different positions of the LCN, were evaluated using the complete beam. The influence of the scattered radiation was determined by three techniques: Monte Carlo Method, the Reduced Adjustment Method and the Shade Cone Method. From the results obtained through simulation and experimentally, it was possible to obtain the scattering fraction at different source-detector distances.

Devido as frequentes dúvidas dos usuários das câmaras de ionização do tipo lápis calibradas no Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN (LCI IPEN), em como aplicar corretamente os fatores indicados em seus certificados de calibração, foi elaborado um guia orientativo para dosimetria em tomografia computadorizada. O guia orientativo inclui o conhecimento prévio da Camada Semirredutora (CSR), já que é necessário conhecer a energia efetiva do feixe para aplicação do fator de correção para qualidade (kq). A avaliação da CSR em tomógrafos torna-se uma difícil tarefa devido à geometria do sistema e por essa razão foi realizado um levantamento das metodologias existentes para a determinação da CSR em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada (TC), levando em consideração fatores técnicos, práticos e econômicos. Neste trabalho, optou-se em testar um Sistema Tandem composto por capas absorvedoras confeccionado na oficina do IPEN, baseado em estudos preliminares devido ao baixo custo e boa reposta. O Sistema Tandem é composto por 5 capas absorvedoras cilíndricas de 1 mm, 3 mm, 5 mm, 7 mm, e 10 mm de alumínio e por 3 capas absorvedoras cilíndricas de 15 mm, 25 mm e 35 mm de acrílico (PMMA) acopladas à câmara de ionização do tipo lápis comercial amplamente utilizada em testes de controle de qualidade na dosimetria em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada. Através das curvas Tandem, foi possível avaliar os valores de CSR e, através da curva de calibração da câmara de ionização do tipo lápis, encontrar o Kq adequado ao feixe. O Guia elaborado traz informações de como construir a curva de calibração em função da CSR, para encontrar o Kq, bem como informações para construção da curva Tandem, para encontrar valores próximos de CSR. / Due to frequent questions from users of ionization chambers pencil type calibrated in the Instrument Calibration Laboratory of the Institute of Energy and Nuclear Research (LCI - IPEN), on how to properly apply the factors indicated in their calibration certificates, a guide was prepared guidance for dosimetry in computed tomography. The guide includes guidance prior knowledge of half value layer (HVL), as it is necessary to know the effective beam energy for application quality for correction factor (kq). The evaluation of HVL in TC scanners becomes a difficult task due to system geometry and therefore a survey was conducted of existing methodologies for the determination of HVL in clinical beams Computed Tomography, taking into account technical, practical and economic factors. In this work it was decided to test a Tandem System consists of absorbing covers made in the workshop of IPEN, based on preliminary studies due to low cost and good response. The Tandem system consists of five cylindrical absorbing layers of 1mm, 3mm, 5mm, 7mm and 10mm aluminum and 3 cylindrical absorbing covers 15mm, 25mm and acrylic 35mm (PMMA) coupled to the ionization chamber of commercial pencil type widely used in quality control tests in dosimetry in clinical beams Computed tomography. Through Tandem curves it was possible to assess HVL values and from the standard curve pencil-type ionization chamber, Kq find the appropriate beam. The elaborate Guide provides information on how to build the calibration curve on the basis of CSR, to find the Kq and information for construction Tandem curve, to find values close to CSR.

A grandeza produto kerma-área (PKA) é importante para estabelecer níveis de referência em exames de radiologia diagnóstica. Essa grandeza pode ser obtida por meio de medidores do PKA. O uso desses medidores é fundamental para avaliar a dose de radiação em procedimentos radiológicos, além de ser um bom indicador para que os limites de dose na pele do paciente não sejam excedidos. Algumas vezes, esses medidores vêm acoplados a equipamentos de radiação X, o que dificulta sua calibração. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de calibração de medidores do PKA. O instrumento utilizado para este fim foi o Patient Dose Calibrator (PDC). Ele foi desenvolvido para ser utilizado como referência na verificação da calibração de medidores do PKA e kerma no ar usados na dosimetria de pacientes e para verificação da consistência e do comportamento de sistemas de controle de exposição automáticos. Por se tratar de um equipamento novo, que, no Brasil, ainda não é utilizado como equipamento de referência para calibração, foi realizado, também o controle de qualidade deste equipamento, com testes de caracterização, a calibração e a avaliação da dependência energética. Após os testes, ficou provado que o PDC pode ser utilizado como instrumento de referência para a calibração a ser realizada in situ, de forma que as características de cada equipamento de radiação X onde os medidores do PKA são utilizados sejam consideradas. A calibração foi, então, realizada com medidores do PKA portáteis e em um equipamento de radiologia intervencionista que possui um medidor do PKA acoplado. Os resultados foram bons e ficou provada a necessidade de calibração desses medidores e a importância da calibração in situ com um medidor de referência. / The quantity kerma area product (PKA) is important to establish reference levels in diagnostic radiology exams. This quantity can be obtained using a PKA meter. The use of such meters is essential to evaluate the radiation dose in radiological procedures and is a good indicator to make sure that the dose limit to the patient\'s skin doesnt exceed. Sometimes, these meters come fixed to X radiation equipment, which makes its calibration difficult. In this work, it was developed a methodology for calibration of PKA meters. The instrument used for this purpose was the Patient Dose Calibrator (PDC). It was developed to be used as a reference to check the calibration of PKA and air kerma meters that are used for dosimetry in patients and to verify the consistency and behavior of systems of automatic exposure control. Because it is a new equipment, which, in Brazil, is not yet used as reference equipment for calibration, it was also performed the quality control of this equipment with characterization tests, the calibration and an evaluation of the energy dependence. After the tests, it was proved that the PDC can be used as a reference instrument and that the calibration must be performed in situ, so that the characteristics of each X-ray equipment, where the PKA meters are used, are considered. The calibration was then performed with portable PKA meters and in an interventional radiology equipment that has a PKA meter fixed. The results were good and it was proved the need for calibration of these meters and the importance of in situ calibration with a reference meter.

O objetivo deste trabalho foi estabelecer uma metodologia de calibração em termos de dose absorvida na água para câmaras de ionização de placas paralelas a serem utilizadas em feixes de radiação X de energia baixa (10 kV a 100 kV) para fins terapêuticos. Atualmente, no Brasil nenhum laboratório de calibração está oferecendo este tipo de serviço. Para o estabelecimento desta metodologia de calibração foram utilizadas duas câmaras de ionização PTW modelos 23344. Ambas as câmaras foram caracterizadas e testadas qualitativamente segundo recomendações de normas internacionais. Os testes de caracterização realizados foram: a medição da taxa de dose mínima efetiva, a curva de saturação, a eficiência da coleção de íons, a resposta quanto ao efeito da polaridade e a linearidade da câmara com a resposta. Os testes de controle de qualidade aplicados foram: estabilidade em curto e longo prazos, fuga de corrente sem irradiação, fuga de corrente após-irradiação e tempo de estabilização. Para a implantação da metodologia, foram estabelecidas as qualidades de radiação de T-10 a T-100, seguindo as recomendações do código de prática da AIEA. Desta forma, foi possível determinar a grandeza de referência, dose absorvida na água, utilizando-se as duas câmaras de ionizações e em todas as qualidades estabelecidas. / The objective of this study was to establish a calibration methodology in terms of absorbed dose to water for parallel plate ionization chambers to be used in low energy X rays beams (10kV to 100kV) for therapy purposes. Currently, in Brazil no calibration laboratory is offering this type of service. In order to establish this calibration methodology was used two ionization chambers PTW models 23344. Both chambers were characterized and tested qualitatively according to recommendations of international standards. The characterization tests performed were: measuring the effective minimum dose rate, the saturation curve, the efficiency of ions collection, polarity effect and the linearity of the ionization chamber with the response. The quality control tests applied were: stability in the short and long term, leakage current without irradiation, leakage current after irradiation and settling time. For the implementation of the methodology, the radiation qualities the T- 10 to T-100 were established, following the recommendations of the IAEA code of practice. Thus, it was possible to determine the magnitude of reference absorbed dose in water, using the two ionization chambers in the all established qualities.

Considerando a necessidade do controle mais efetivo dos sistemas de distribuição de água para abastecimento, a calibração constitui etapa fundamental a ser trilhada para garantir a reprodução do comportamento dos sistemas sob as mais diversas condições operacionais. Apesar da importância da calibração e da diversidade de modelos construídos com esse propósito no ambiente acadêmico, essa prática não tem sido amplamente utilizada pelas companhias, que demonstram certa relutância em fazer uso de modelos matemáticos. É interessante, portanto, que os modelos existentes sejam intensivamente testados em sistemas reais para que se possam estabelecer diretrizes para a sua utilização, bem como uma maior confiança no seu emprego. O presente trabalho de pesquisa visou o estudo de aplicação de um modelo especialmente construído para a calibração de sistemas, através do qual é possível identificar variáveis de campo tais como rugosidades, diâmetros, parâmetros do modelo de vazamentos, etc. O modelo empregado é abrangente o suficiente para incorporar vazamentos e demandas variáveis com a pressão. Através dele, foram realizados dois estudos de caso e discutidas as razões pelas quais discrepâncias entre os valores simulados e observados foram detectadas, apesar da consistência das respostas produzidas via simulação. Algumas recomendações são feitas também no sentido de viabilizar estudos dessa natureza que possam produzir ferramental diretamente utilizável pelas concessionárias de água para abastecimento. / Considering the need for more effective control of water supply distribution systems, the calibration constitutes fundamental step to guarantee that the system behavior under several operational conditions can be reproduced. Instead of the importance of calibration and the variety of models built by the academy for this purpose, this practice has not been broadly used by the water industry, which demonstrates certain reluctance regards the use of mathematical models. It is interesting, hence, that existing models are intensively tested in real systems to establish guidelines and consequent confidence in their use. The present research focused on the study of a model especially built for the calibration of water supply systems, through which it is possible identify field variables such as roughness, diameters, parameters of leakage model, etc. The model is comprehensive enough to incorporate leakage and pressure driven demands. Two study cases were analyzed supported by the model and discussed the reasons by which disagreement between simulated and observed data were verified, instead of the consistency of results produced by simulation. Some recommendations are made to become practical this kind of study as useful tool for the water industry.

Este trabalho é referente ao desenvolvimento de um calibrador multiobjetivo automático do modelo SWMM (Storm Water Management Model), e avaliação de algumas fontes de incertezas presentes no processo de calibração, visando à representação satisfatória da transformação chuva-vazão. O código foi escrito em linguagem C, e aplica os conceitos do método de otimização multiobjetivo NSGAII (Non Dominated Sorting Genetic Algorithm) com elitismo controlado, além de utilizar o código fonte do modelo SWMM para a determinação das vazões simuladas. Paralelamente, também foi criada uma interface visual, para melhorar a facilidade de utilização do calibrador. Os testes do calibrador foram aplicados a três sistemas diferentes: um sistema hipotético disponibilizado no pacote de instalação do SWMM; um sistema real de pequenas dimensões, denominado La Terraza, localizado no município de Sierra Vista, Arizona (EUA); e um sistema de maiores dimensões, a bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, localizada no município de São Carlos (SP). Os resultados indicam que o calibrador construído apresenta, em geral, eficiência satisfatória, porém é bastante dependente da qualidade dos dados observados em campo e dos parâmetros de entrada escolhidos pelo usuário. Foi demonstrada a importância da escolha dos eventos utilizados na calibração, do estabelecimento de limites adequados nos valores das variáveis de decisão, da escolha das funções objetivo e, principalmente, da qualidade e representatividade dos dados de monitoramento pluvio e fluviométrico. Conclui-se que estes testes desenvolvidos contribuem para o entendimento mais aprofundado dos processos envolvidos na modelagem e calibração, possibilitando avanços na confiabilidade dos resultados da modelagem. / This project refers to the development of an automatic multi-objective calibrator for the SWMM (Storm Water Management Model), and the evaluation of some uncertainties sources inherent to the calibration process, aiming to a satisfactory rainfall-runoff transformation representation. The code was written in C language, and applies the concepts of the multi-objective optimization method NSGAII (Non Dominated Sorting Genetic Algorithm) with controlled elitism, using the source code of SWMM to calculate the simulated flow. In addition, a visual interface was also created to improve the calibrators usability. The calibrator tests were applied to three different systems: a hypothetical system available in the SWMM installation package; a real system of small dimensions, called La Terraza, located in the city of Sierra Vista, Arizona (USA); and a large dimensions system, the watershed of Gregório Stream, located in São Carlos (SP). The results indicate that the calibrator built presents, in general, satisfactory efficiency, although it is very dependent on the observed data quality and the input parameters selected by the user. The importance of the events chosen for calibration, the settlement of appropriate limits on the decision variables values, the objective functions choice, and especially the quality and representativeness of the rainfall and runoff monitoring data were demonstrated. We conclude that these performed tests contribute to the thorough understanding of the processes involved in modeling and calibration, enabling advances in the modeling results reliability.

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Nesta dissertação é feita uma avaliação dos resultados da aplicação do modelo de previsão de acidentes apresentado no Highway Safety Manual - HSM, publicado pela American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) no ano de 2010, para o caso de trechos de rodovia de pista simples localizados no interior do estado de São Paulo. São analisados o método original do HSM, o método do HSM calibrado para os trechos de rodovias estudados e o método empírico de Bayes. Os resultados apresentados pelo método original do HSM são bastante distintos dos valores reais observados, o que exclui a possibilidade do seu emprego direto no universo analisado. No entanto, os valores resultantes da aplicação do método do HSM calibrado e do método de Bayes, em todas as análises realizadas, aproximam-se de maneira satisfatória dos valores observados (com resultados melhores no método de Bayes) - o que mostra que esses métodos podem ser utilizados para a previsão de acidentes no universo analisado, bem como em outras situações com condições similares. Ainda que seja recomendada a realização de estudos específicos para a aplicação do modelo em outras regiões do país, na ausência desses estudos, os valores obtidos neste trabalho podem ser empregados como primeira aproximação. / This research conducts an evaluation of the results achieved by means of the application of crash prediction method presented by the Highway Safety Manual - HSM, published by the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) in 2010, for the case of two lane highway segments situated in the state of Sao Paulo. The analyses were aimed at the original method of the HSM, the method calibrated to the studied highways segments and with the use of the empirical Bayes method. The results obtained by application of the HSM original method are quite distinct from the actual crash values observed, which excludes the possibility of its direct employment in the universe analyzed. However, the values resulting from application of the calibrated HSM method and the method of Bayes, in all data analysis, approach satisfactorily the observed values (with better results with the use of Bayes method) - which shows that these methods can be used for the prediction of accidents in the universe analyzed, as well as in other situations with similar conditions. Although it is recommended to perform specific studies for the application of the method in other regions of the country, in the absence of these studies, the values provided by this research study can be used as a first approximation.

Instalações para irradiação com nêutrons foram projetadas e construídas, visando o estabelecimento de procedimentos de calibração de monitores e dosímetros de nêutrons. Uma fonte calibrada de ANTPOT.241 AmBe com atividade de ANTPOT.185 GBq, garantiu rastreabilidade às medidas realizadas, e possibilitou irradiações com taxas de dose que variaram entre 9 nSv s POT.-1 e 0,5 muuSv s POT.-1. No arranjo elaborado para irradiações com nêutrons térmicos, com fluxo calibrado, a taxa de dose utilizada foi 50 nSv s POT.-1. A calibração de um espectrômetro de esferas de Bonner permitiu o estabelecimento dos procedimentos de calibração com base em três métodos propostos por normas internacionais, mostrando serem apropriadas às dimensões da sala de irradiação projetada para essa finalidade. A decoração do espectro de nêutrons, a partir da determinação dos parâmetros de calibração para o detector de esferas de Bonner, permitiu determinar o espectro da fonte de ANTPOT.241 AmBe calibrada, com valores de taxa de fluência, taxa de dose equivalente e energia media, que corresponderam satisfatoriamente aos valores calculados esperados, possibilitando o uso de tal detector na dosimetria de área. Para a dosimetria pessoal, foi elaborado um sistema dosimétrico baseado no uso do polímero CR-39 e no ataque eletroquímico do mesmo. Para isso, foram projetadas e construídas uma câmara para o processamento do detector e uma fonte de alta tensão e alta frequência que mostraram-se adequadas às finalidades propostas. O dosímetro pessoal elaborado utiliza também material conversor (n, alfa) e seu principio de detecção possibilitou determinar um fator de calibração relacionando a resposta do detector com a dose recebida para nêutrons térmicos, epitérmicos e rápidos. Os parâmetros utilizados para o ataque eletroquímico foram: solução de KOH 6N, temperatura de 59°C, campo elétrico alternado de 20 kv IND.ppcm POT.-1, frequência de 2,0 kHz; para a detecção de nêutrons térmicos e epitérmicos o tempo de revelação empregado foi de 3 horas e para nêutrons rápidos de 6 horas. O sistema dosimétrico desenvolvido apresentou sensibilidades a nêutrons térmicos, epitérmicos e rápidos dadas pelos valores (1,46 +/- 0,09) 10 POT.4 traços cm POT.-2 mSv POT.-1, (9 +/- 3) 10² traços cm POT.-2 mSv POT.-1 e (26 +/- 4) traços cm POT.-2 mSv POT.-1 respectivamente. As doses mínimas e máximas detectáveis foram respectivamente 0,002 mSv e 0,6 mSv para nêutrons térmicos, 0,04 mSv e 8 mSv para nêutrons epitérmicos e 1 mSv e 12 mSv para nêutrons rápidos. Tendo em vista as implicações das recomendações do ICRP-60, pode-se concluir que o dosímetro pessoal elaborado neste trabalho apresenta a sensibilidade necessária no caso da monitoração de nêutrons térmicos e epitérmicos, mas que exigiria tempos de integração de doses superiores à mensal no caso da monitoração de nêutrons rápidos.O procedimento proposto para ser realizar a dosimetria de nêutrons é baseado no uso conjugado do dosímetro pessoal elaborado e do espectrômetro de esferas de Bonner enquanto dosímetro de área. / A neutron irradiation facility was designed and built in order to establish a procedure for calibrating neutron monitors and dosimeters. A 185 GBq ANTPOT.241 AmBe source in the air provides neutron doses rates between 9 nSv s POT.-1 and 0,5 muuSv s POT.-1. A calibrated 50 nSv s POT.-1 thermal neutron field is obtained by using a specially designed paraffin block in conjunction with the ANTPOT.241 AmBe source. A Bonner multisphere spectrometer was calibrated, using a procedure based on three methods proposed by international standards. The unfolded ANTPOT.241 AmBe neutron spectrum was determined from Bonner spheres data and resulted in a good agreement with expected values for fluence rate, dose rate and mean energy. A dosimetric system based on the electrochemical etching of CR-39 was developed for personal dosimetry. The dosimeter badge using a (n, alfa) converter, the etching chamber and high frequency power supply were designed and built specially for this project. The electrochemical etching (ECE) parameters used were: a 6N KOH solution, 59°C, 20 kV IND.ppcm POT.-1, 2,0 kHz, 3 hours of ECE for thermal and intermediate neutrons and 6 hours for fast neutrons. The calibration factors for thermal, intermediate and fast neutrons were determined for this personal dosimeter. The sensitivies determined for the developed dosimetric system were (1,46 +/- 0,09)10 POT.4 tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for thermal neutrons, (9 +/- 3)10² tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for intermediate neutrons and (26 +/- 4) tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for fast neutrons. The lower and upper limits of detection were respectively 0,002 mSv and 0,6 mSv for thermal neutrons, 0,04 mSv and 8 mSv for intermediate neutrons and 1 mSv and 12 mSv for fast neutrons. In view of the 1990s ICRP recommendations, it is possible to conclude that the personal dosimeter described in this work is sufficiently sensitive to thermal and intermediate neutrons but fast neutron monitoring at radiological protection level would require an integration period of over a month. The proposed dosimetric procedure is based on the conjugated use of the developed personal dosimeter and the Bonner multisphere spectrometer.