Corundum ou safira (α − Al2O3) é um importante material tecnológico, utilizado em inúmeras aplicações ópticas e eletrônicas e, mais recentemente, como um sensor de radiação para baixas doses e aplicações de curta exposição. Os dosímetros em estudo são provenientes da Landauer Crystal Growth Facility (Stillwater, EUA). Trata-se de fitas multicamadas, onde o material cerâmico Encontra−se aprisionado entre duas camadas de um material polimérico. O processo de recuperação do óxido de alumínio contido nestes sensores, pré − definido, é realizado na empresa SAPRA S⁄A. Este trabalho envolve a caracterização dos materiais que compõem o dosímetro e, principalmente, a caracterização do produto final obtido, verificando se ocorreram mudanças em suas propriedades dosimétricas após passar por todo o processo. Desta maneira, este estudo está voltado para a recuperação do Al2O3 a nível de processo industrial, visando a obtenção de um produto que conserve suas características estruturais e que mantenha suas propriedades dosimétricas / Corundum or sapphire (α − Al2O3) is an important technological material in many optical and electronic applications and, more recently, as a radiation detector. Dosimeters are provided by Landauer Crystal Growth Facility (Stillwater, USA) which consist of a multilayer tape made out mainly of an aluminum oxide layer enfolded by two layers of a polymeric material. The recovering process of the aluminum oxide is undertaken by Sapra S⁄A. This work comprises the characterization of the constituent material of the dosimeter, especially the final product, concerning to the possible change that could occur in the dosimetry properties after the recuperation process of the aluminum oxide. Therefore, this work is looking forward a industrial recovering process which assures a good quality of the final product

Nenhuma / A coerência metrológica entre os sistemas padrões é uma exigência para a confiabilidade das medidas de grandezas dosimétricas no campo das radiações ionizantes. Avanços científicos e tecnológicos ocorreram na metrologia da radiação beta, com a instalação do novo sistema padrão secundário BSS2 no país e adoção das radiações de referência internacionalmente recomendadas. O Laboratório de Calibração de Dosímetros do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (LCD/CDTN), em Belo Horizonte, implantou o BSS2 e estuda metodologias para caracterizar os campos de radiação beta, determinando a homogeneidade do campo de radiação, a exatidão e as incertezas na medida da dose absorvida no ar. Neste trabalho, estudou-se uma metodologia usando uma câmara de extrapolação e filmes radiocrômicos para a verificação da coerência metrológica entre campos de radiação beta gerados por sistemas padrões, em termos da grandeza dose absorvida no ar. A confiabilidade metrológica da câmara de extrapolação e dos filmes radiocrômicos foi confirmada e a calibração destes detectores realizada no LCD/CDTN para os campos de radiação beta de 90Sr/90Y, 85Kr e 147Pm. Os coeficientes angulares das curvas de extrapolação para cada campo de radiação foram determinados com a câmara de extrapolação e os filmes radiocrômicos permitiram mapear os campos e determinar a homogeneidade destes a partir dos resultados de perfis de dose e de linhas de isodose. Um ensaio de comparação laboratorial entre o LCD/CDTN e o Laboratório de Calibração de Instrumentos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, em São Paulo, (LCI/IPEN) foi realizado. Os resultados mostraram que os valores dos coeficientes de calibração, determinados com a câmara de extrapolação PTW em ambos os Laboratórios, apresentaram diferenças máximas de -1% e 3%, para os campos de 90Sr/90Y e 85Kr, respectivamente. Os resultados com filmes radiocrômicos EBT, para as doses absorvidas no ar de 0,1; 0,3 e 0,15 Gy, nos mesmos campos de radiação beta, apresentaram diferenças máximas de 3%, -9% e -53%. O mapeamento dos campos de radiação beta com os filmes radiocrômicos, para ambos os sistemas BSS2, mostrou que alguns campos de radiação não estavam alinhados geometricamente. A viabilidade da metodologia investigada foi demonstrada por meio da verificação da coerência metrológica entre os sistemas BSS2 do LCD/CDTN e do LCI/IPEN somente para os campos de radiação beta de 90Sr/90Y e 85Kr, já que para o 147Pm grandes diferenças foram observadas, provavelmente associadas às limitações da metodologia para medição de feixes de baixa energia e de baixas taxas de doses. / The metrological coherence among standard systems is a requirement for assuring the reliability of dosimetric quantities measurements in ionizing radiation field. Scientific and technologic improvements happened in beta radiation metrology with the installment of the new beta secondary standard BSS2 in Brazil and with the adoption of the internationally recommended beta reference radiations. The Dosimeter Calibration Laboratory of the Development Center for Nuclear Technology (LCD/CDTN), in Belo Horizonte, implemented the BSS2 and methodologies are investigated for characterizing the beta radiation fields by determining the field homogeneity, the accuracy and uncertainties in the absorbed dose in air measurements. In this work, a methodology to be used for verifying the metrological coherence among beta radiation fields in standard systems was investigated; an extrapolation chamber and radiochromic films were used and measurements were done in terms of absorbed dose in air. The reliability of both the extrapolation chamber and the radiochromic film was confirmed and their calibrations were done in the LCD/CDTN in 90Sr/90Y, 85Kr e 147Pm beta radiation fields. The angular coefficients of the extrapolation curves were determined with the chamber; the field mapping and homogeneity were obtained from dose profiles and isodose with the radiochromic films. A preliminary comparison between the LCD/CDTN and the Instrument Calibration Laboratory of the Nuclear and Energy Research Institute / São Paulo (LCI/IPEN) was carried out. Results with the extrapolation chamber measurements showed in terms of absorbed dose in air rates showed differences between both laboratories up to de -1% e 3%, for 90Sr/90Y, 85Kr e 147Pm beta radiation fields, respectively. Results with the EBT radiochromic films for 0.1, 0.3 and 0.15 Gy absorbed dose in air, for the same beta radiation fields, showed differences up to 3%, -9% and -53%. The beta radiation field mappings with radiochromic films in both BSS2 showed that some of them were not geometrically aligned. The feasibility of the investigated methodology was demonstrated through the verification of the metrological coherence between both BSS2 from LCD/CDTN and LCI/IPEN for the 90Sr/90Y and 85Kr beta radiation fields only. For 147Pm, large differences were observed due to limitations of the adopted methodology for performing measurements in low energy and low dose rates radiation fields.

Corundum ou safira (α − Al2O3) é um importante material tecnológico, utilizado em inúmeras aplicações ópticas e eletrônicas e, mais recentemente, como um sensor de radiação para baixas doses e aplicações de curta exposição. Os dosímetros em estudo são provenientes da Landauer Crystal Growth Facility (Stillwater, EUA). Trata-se de fitas multicamadas, onde o material cerâmico Encontra−se aprisionado entre duas camadas de um material polimérico. O processo de recuperação do óxido de alumínio contido nestes sensores, pré − definido, é realizado na empresa SAPRA S⁄A. Este trabalho envolve a caracterização dos materiais que compõem o dosímetro e, principalmente, a caracterização do produto final obtido, verificando se ocorreram mudanças em suas propriedades dosimétricas após passar por todo o processo. Desta maneira, este estudo está voltado para a recuperação do Al2O3 a nível de processo industrial, visando a obtenção de um produto que conserve suas características estruturais e que mantenha suas propriedades dosimétricas / Corundum or sapphire (α − Al2O3) is an important technological material in many optical and electronic applications and, more recently, as a radiation detector. Dosimeters are provided by Landauer Crystal Growth Facility (Stillwater, USA) which consist of a multilayer tape made out mainly of an aluminum oxide layer enfolded by two layers of a polymeric material. The recovering process of the aluminum oxide is undertaken by Sapra S⁄A. This work comprises the characterization of the constituent material of the dosimeter, especially the final product, concerning to the possible change that could occur in the dosimetry properties after the recuperation process of the aluminum oxide. Therefore, this work is looking forward a industrial recovering process which assures a good quality of the final product

A International Comission on Radiation Units and Measurements (ICRU) recomenda que a incerteza total de um tratamento radioterápico não deva ultrapassar de 5%, ou seja, cada etapa do processo de entrega da dose absorvida ao volume alvo do paciente tenha incerteza menor que esse valor (ICRU 50, 1993; ICRU 62, 1999). O cuidado com essas incertezas inicia-se na instalação da máquina (neste caso, de um Acelerador Linear Clínico), passando pela sua aceitação, pelo comissionamento, perdurando nos controles de qualidade posteriores e até em novos comissionamentos, se necessários. Os parâmetros físicos dosimétricos mínimos necessários a serem comissionados para feixes de fótons e elétrons são: Porcentagem de Dose em Profundidade (PDD), Perfis de Campos abertos e filtrados, Fatores de Espalhamento Total (Scp), Cone (Fcone) e de Transmissão (de Filtros em cunha FF, Bandeja FB, e de Transmissão intra FMLC,intra e de fuga inter lâminas FMLC,inter), além da Determinação da Posição Virtual da Fonte de Elétrons através da SSD efetiva (SSDeff). Para tal, a American Association of Physicists in Medicine (AAPM), através do seu protocolo mais recente, apresenta objetos simuladores, tipos e tamanhos de detectores, arranjos e procedimentos experimentais específicos, através dos quais é possível inferir os parâmetros dosimétricos de feixes de fótons e elétrons, usando varredura destes com câmara de ionização (CI), considerando o erro total das medidas menor do que 1% (AAPM TG 106, 2008). Entretanto este mesmo protocolo cita de maneira sucinta ou pouco detalhada, a possibilidade da utilização de dosímetros tipo gel para o citado comissionamento, já que possuem diversas vantagens a serem consideradas na Radioterapia, como equivalência ao tecido mole (Z e ), independência energética num amplo intervalo de energia de fótons e elétrons, além da alta resolução espacial. Desta forma, o objetivo geral deste trabalho é apresentar de forma inédita, o comissionamento dos parâmetros físicos dosimétricos de aceleradores lineares clínicos (PFDALC), especificamente através do dosímetro Fricke Xilenol Gel (FXG), como método alternativo e/ou complementar aos internacionais vigentes. Para tal, neste trabalho foram desenvolvidos dispositivos e procedimentos que proporcionassem aos usuários uma forma prática, eficiente e de baixo custo para obtenção dos parâmetros citados através do FXG, em relação aqueles obtidos com a CI (método padrão). Todos os resultados dos parâmetros físicos dosimétricos obtidos com o dosímetro citado foram validados com a CI, considerando a incerteza preconizada para a mesma. Esses resultados sugerem que o FXG efetivamente poderá ser utilizado para o comissionamento de aceleradores lineares clínicos e que um protocolo específico para este dosímetro poderá ser gerado. / The International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) recommends that the total radiotherapy treatment uncertainty should not exceeds 5%, in other words, considering that each step involved in the absorbed dose delivery process should not surpass the cited value (ICRU 50, 1993; ICRU 62, 1999). The uncertainties considered are those involved with, the machine installation (in this work, a Clinical Linear Accelerator), its acceptance, commissioning, followed by those related to subsequent quality controls and even new commissioning, if necessary. The minimum required physical dosimetric parameters to be commissioned for electron or photon beams are: the Percentage Depth Dose (PDD), the filtered and open Field Profiles, Total Scatter Factors (Scp), Cone Factor (Fcone), Transmission Factors: Wedge Filter (FF), Tray (FB), intra Leaf (FMLC,intra) and inter Leaf Leakage (FMLC,inter), besides the Virtual Source Position Determination (SSDeff). For this purpose, the American Association of Physicists in Medicine (AAPM), through its last protocol, provides guidelines on phantom and detector selections, setting up of phantom for data acquisition (for scanning and no-scanning data), procedures for acquiring the cited beam parameters with ionizing chambers (CI) and methods to reduce the total measurement error lower than 1% (AAPM TG 106, 2008). However, this protocol does not present any information or details about the physical dosimetric parameters for clinical linear accelerators (PFDALC), through gel dosimeters once they present several useful advantages for Radiotherapy, such as: soft tissue equivalence (Z and ), wide energy independence range for photons or electrons beams and high spatial resolution. The scope of this work is to present an innovative way for physical dosimetric parameters commissioning, specifically using the Fricke Xylenol Gel (FXG) dosimeter, like an alternative and/or complementary method to that employed internationally. Devices and procedures have been developed for this work in order to infer the cited parameters, in a practical, efficient and low cost way, compared to that used with CI (standard method). All the FXG results obtained were validated with the CI, considering the uncertainty recommended for the last one. The results suggest that the FXG effectively can be used for physical dosimetric parameters commissioning for clinical linear accelerators and a new specific protocol can be generated.

O óxido de alumínio foi um dos primeiros compostos investigados, com vista a detectar e medir a radiação por meio da termoluminescência (TL). Comumente referido como \"alumina\", o óxido de alumínio tem características interessantes para o desenvolvimento de materiais para a dosimetria. Seu número atômico efetivo é intermediário entre o do osso e do tecido mole do corpo. Pode ser transformado em material termoluminescente pela inserção de elementos químicos em sua estrutura cristalina. Além da TL, a alumina pode apresentar luminescência opticamente estimulada (OSL), fenômeno que também pode ser usado para determinar a dose de radiação. Neste estudo, dois métodos foram investigados para inserir íons metálicos na alumina. O primeiro método foi baseado na capacidade de adsorção da alumina e o segundo denominado método da coprecipitação foi baseado na formação simultânea de compostos insolúveis. As amostras obtidas por adsorção de íons Cu2+ e Mn2+ não mostraram resultados satisfatórios. No entanto, as pastilhas de óxido de alumínio impurificado com Tm3+ via coprecipitação mostraram sinais de TL e OSL. Foi verificado também que a alumina eletrofundida disponível comercialmente é um material que apresenta resposta TL e OSL. Este material que contém diversos íons metálicos em sua estrutura foi transformado em pastilhas por sinterização com vidro. As curvas da resposta TL em função da temperatura e da resposta TL e OSL em função da dose foram determinadas. Os resultados obtidos indicam que estudos mais aprofundados das pastilhas desenvolvidas podem melhorar suas características para que sejam aplicadas em dosimetria. / The aluminum oxide was one of the former compounds investigated with a view to detecting and measuring radiation by means of the thermoluminescence (TL). Commonly referred to as \"alumina\", aluminum oxide has interesting features for the development of materials for dosimetry. Its effective atomic number has an intermediate value between the bone and soft tissue of the body. It can be transformed into TL material by the insertion of chemical elements in its crystal structure. In addition to the TL, the alumina can provide optically stimulated luminescence (OSL) which can also be used to determine the radiation dose. In this study, two methods were investigated in order to insert metal ions in alumina. The first method was based on the adsorption capacity of alumina and the second named coprecipitation method was based on the simultaneous formation of insoluble compounds. The samples obtained by adsorption of Cu2+ and Mn2+ ions did not show satisfactory results. However, the aluminum oxide impurified with Tm3+ by coprecipitation showed TL and OSL signals. It was also found that the commercially available electrofused alumina is a material that exhibits TL and OSL. This material that contains various metal ions in its structure was made into pellets by sintering with glass. The TL response curves as a function of temperature and the TL and OSL responses as a function of the dose were determined. The obtained results indicate that further studies of the developed pellets can improve the characteristics in order to be applied in dosimetry.

O óxido de alumínio foi um dos primeiros compostos investigados, com vista a detectar e medir a radiação por meio da termoluminescência (TL). Comumente referido como \"alumina\", o óxido de alumínio tem características interessantes para o desenvolvimento de materiais para a dosimetria. Seu número atômico efetivo é intermediário entre o do osso e do tecido mole do corpo. Pode ser transformado em material termoluminescente pela inserção de elementos químicos em sua estrutura cristalina. Além da TL, a alumina pode apresentar luminescência opticamente estimulada (OSL), fenômeno que também pode ser usado para determinar a dose de radiação. Neste estudo, dois métodos foram investigados para inserir íons metálicos na alumina. O primeiro método foi baseado na capacidade de adsorção da alumina e o segundo denominado método da coprecipitação foi baseado na formação simultânea de compostos insolúveis. As amostras obtidas por adsorção de íons Cu2+ e Mn2+ não mostraram resultados satisfatórios. No entanto, as pastilhas de óxido de alumínio impurificado com Tm3+ via coprecipitação mostraram sinais de TL e OSL. Foi verificado também que a alumina eletrofundida disponível comercialmente é um material que apresenta resposta TL e OSL. Este material que contém diversos íons metálicos em sua estrutura foi transformado em pastilhas por sinterização com vidro. As curvas da resposta TL em função da temperatura e da resposta TL e OSL em função da dose foram determinadas. Os resultados obtidos indicam que estudos mais aprofundados das pastilhas desenvolvidas podem melhorar suas características para que sejam aplicadas em dosimetria. / The aluminum oxide was one of the former compounds investigated with a view to detecting and measuring radiation by means of the thermoluminescence (TL). Commonly referred to as \"alumina\", aluminum oxide has interesting features for the development of materials for dosimetry. Its effective atomic number has an intermediate value between the bone and soft tissue of the body. It can be transformed into TL material by the insertion of chemical elements in its crystal structure. In addition to the TL, the alumina can provide optically stimulated luminescence (OSL) which can also be used to determine the radiation dose. In this study, two methods were investigated in order to insert metal ions in alumina. The first method was based on the adsorption capacity of alumina and the second named coprecipitation method was based on the simultaneous formation of insoluble compounds. The samples obtained by adsorption of Cu2+ and Mn2+ ions did not show satisfactory results. However, the aluminum oxide impurified with Tm3+ by coprecipitation showed TL and OSL signals. It was also found that the commercially available electrofused alumina is a material that exhibits TL and OSL. This material that contains various metal ions in its structure was made into pellets by sintering with glass. The TL response curves as a function of temperature and the TL and OSL responses as a function of the dose were determined. The obtained results indicate that further studies of the developed pellets can improve the characteristics in order to be applied in dosimetry.

A International Comission on Radiation Units and Measurements (ICRU) recomenda que a incerteza total de um tratamento radioterápico não deva ultrapassar de 5%, ou seja, cada etapa do processo de entrega da dose absorvida ao volume alvo do paciente tenha incerteza menor que esse valor (ICRU 50, 1993; ICRU 62, 1999). O cuidado com essas incertezas inicia-se na instalação da máquina (neste caso, de um Acelerador Linear Clínico), passando pela sua aceitação, pelo comissionamento, perdurando nos controles de qualidade posteriores e até em novos comissionamentos, se necessários. Os parâmetros físicos dosimétricos mínimos necessários a serem comissionados para feixes de fótons e elétrons são: Porcentagem de Dose em Profundidade (PDD), Perfis de Campos abertos e filtrados, Fatores de Espalhamento Total (Scp), Cone (Fcone) e de Transmissão (de Filtros em cunha FF, Bandeja FB, e de Transmissão intra FMLC,intra e de fuga inter lâminas FMLC,inter), além da Determinação da Posição Virtual da Fonte de Elétrons através da SSD efetiva (SSDeff). Para tal, a American Association of Physicists in Medicine (AAPM), através do seu protocolo mais recente, apresenta objetos simuladores, tipos e tamanhos de detectores, arranjos e procedimentos experimentais específicos, através dos quais é possível inferir os parâmetros dosimétricos de feixes de fótons e elétrons, usando varredura destes com câmara de ionização (CI), considerando o erro total das medidas menor do que 1% (AAPM TG 106, 2008). Entretanto este mesmo protocolo cita de maneira sucinta ou pouco detalhada, a possibilidade da utilização de dosímetros tipo gel para o citado comissionamento, já que possuem diversas vantagens a serem consideradas na Radioterapia, como equivalência ao tecido mole (Z e ), independência energética num amplo intervalo de energia de fótons e elétrons, além da alta resolução espacial. Desta forma, o objetivo geral deste trabalho é apresentar de forma inédita, o comissionamento dos parâmetros físicos dosimétricos de aceleradores lineares clínicos (PFDALC), especificamente através do dosímetro Fricke Xilenol Gel (FXG), como método alternativo e/ou complementar aos internacionais vigentes. Para tal, neste trabalho foram desenvolvidos dispositivos e procedimentos que proporcionassem aos usuários uma forma prática, eficiente e de baixo custo para obtenção dos parâmetros citados através do FXG, em relação aqueles obtidos com a CI (método padrão). Todos os resultados dos parâmetros físicos dosimétricos obtidos com o dosímetro citado foram validados com a CI, considerando a incerteza preconizada para a mesma. Esses resultados sugerem que o FXG efetivamente poderá ser utilizado para o comissionamento de aceleradores lineares clínicos e que um protocolo específico para este dosímetro poderá ser gerado. / The International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) recommends that the total radiotherapy treatment uncertainty should not exceeds 5%, in other words, considering that each step involved in the absorbed dose delivery process should not surpass the cited value (ICRU 50, 1993; ICRU 62, 1999). The uncertainties considered are those involved with, the machine installation (in this work, a Clinical Linear Accelerator), its acceptance, commissioning, followed by those related to subsequent quality controls and even new commissioning, if necessary. The minimum required physical dosimetric parameters to be commissioned for electron or photon beams are: the Percentage Depth Dose (PDD), the filtered and open Field Profiles, Total Scatter Factors (Scp), Cone Factor (Fcone), Transmission Factors: Wedge Filter (FF), Tray (FB), intra Leaf (FMLC,intra) and inter Leaf Leakage (FMLC,inter), besides the Virtual Source Position Determination (SSDeff). For this purpose, the American Association of Physicists in Medicine (AAPM), through its last protocol, provides guidelines on phantom and detector selections, setting up of phantom for data acquisition (for scanning and no-scanning data), procedures for acquiring the cited beam parameters with ionizing chambers (CI) and methods to reduce the total measurement error lower than 1% (AAPM TG 106, 2008). However, this protocol does not present any information or details about the physical dosimetric parameters for clinical linear accelerators (PFDALC), through gel dosimeters once they present several useful advantages for Radiotherapy, such as: soft tissue equivalence (Z and ), wide energy independence range for photons or electrons beams and high spatial resolution. The scope of this work is to present an innovative way for physical dosimetric parameters commissioning, specifically using the Fricke Xylenol Gel (FXG) dosimeter, like an alternative and/or complementary method to that employed internationally. Devices and procedures have been developed for this work in order to infer the cited parameters, in a practical, efficient and low cost way, compared to that used with CI (standard method). All the FXG results obtained were validated with the CI, considering the uncertainty recommended for the last one. The results suggest that the FXG effectively can be used for physical dosimetric parameters commissioning for clinical linear accelerators and a new specific protocol can be generated.