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Aplicações de semicondutores orgânicos: de células solares nanoestruturadas a dosímetros de radiação ionizante / Applications of organic semiconductors: from nanostructured solar cells to ionizing radiation dosimeters.

Castro, Fernando Araújo de 22 June 2007 (has links)
Semicondutores orgânicos têm atraído cada vez mais atenção da comunidade científica e de indústrias. O grande interesse se divide entre a riqueza de fenômenos físicos e químicos a serem estudados e o seu grande potencial de aplicação tecnológica nas mais diversas áreas: diodos emissores de luz (OLEDs), células solares e fotodiodos, transistores, biosensores, sensores de radiação ionizante, entre outros. O objetivo deste trabalho foi de contribuir para o avanço de duas áreas de aplicação, ambas relacionadas com a interação de radiação eletromagnética com a matéria: células solares e dosimetria de radiação gama. Na área de células solares, foram explorados dois dos principais limitadores do aumento de eficiência de conversão de potência: a falta de materiais com absorção na região em que o Sol emite mais fótons (infravermelho próximo (NIR)) e a dificuldade de controle da morfologia interna das células. Foi demonstrado um novo conceito de fabricação de células solares através da nanoestruturação de filmes finos poliméricos. A metodologia de estruturação se baseia no processo de separação de fases em blendas poliméricas durante o processo de deposição por spin-coating e a subseqüente remoção de uma das componentes. Assim é possível obter uma camada ativa cobrindo todo o substrato e apresentando ondulações na superfície que podem ser variadas desde alguns nanômetros de altura e largura até micrômetros. O processo de nanoestruturação é discutido e dispositivos fotovoltaicos foram produzidos cobrindo filmes nanoestruturados de MEH-PPV com fulereno C60. A eficiência de conversão de potência destas células é três vezes maior do que o melhor resultado já reportado para este par de materiais até o momento e atinge quase 3% sob irradiação monocromática. Utilizando corantes cianinos, dispositivos fotovoltaicos e fotodiodos com resposta desde no visível até o infravermelhor próximo (~1000 nm) foram demonstrados e foi observado um papel importante dos íons móveis presentes nos corantes. Finalmente, foi demonstrada a aplicabilidade de um corante polimerizado como dosímetro de radiação gama. A faixa de operação do dosímetro pode ser alterada variando-se a concentração da solução do corante, que poderia ser utilizado na região de doses de irradiação de alimentos. / Organic semiconductors have atracted much attention from the scientific community and from the industry. The large interest is divided between the rich number of basic physical and chemical phenomena to be investigated and the great technological potential for application in different areas, such as light emitting diodes (OLEDs), solar cells, photodiodes, transistors, biosensors, ionizing radiation sensors, among others. The subject of this work was to contribute to a deeper understanding of two areas of application, both related to the interaction of electromagnetic radiation with matter: solar cells and gamma ray dosimetry. In the area of solar cells, the lack of materials absorbing in the near infrared (NIR) and the poor control of the morphology of the active films are limiting factor to increasing device efficiency. Therefore both this aspects were explored. A new concept of organic solar cell fabrication was presented based on the anostructuration of polymeric thin films. The methodology is based on phase separation of polymer blends during spin-coating followed by the selective removal of one component. This allows the controlled formation of thin films with characteristic features varying from a few nanometers to micrometers. The effects of molecular weigth, solvent and relative composition were investigated and discussed based on the analysis of AFM images and phase separation models. Devices using structured MEH-PPV layers, covered by C60 were fabricated and showed white light power conversion efficiencies (?) up to 400 % higher than a flat double layer device. Monochromatic ? achieved 2.95 % (480 nm), three times higher than the best reported value for this material combination so far. Using cyanine dyes, photovoltaic devices and photodiodes active in the NIR (~1000 nm) were demosntrated and an important effect of movable ions present in the dyes was observed. Finally, the application of a polymerized dye as gamma ray dosimeter was demonstrated. The operation range can be altered by varying the concentration of polymer in solution, and are useful in the range of low dose food irradiation.
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Desenvolvimento de um leitor digital de absorbância microprocessado / SILVA, A. J. Development of a digital reader Absorbance microprocessor . Dissertation (Master) Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto - SP, 2011.

Silva, Aldriano José da 04 March 2011 (has links)
O espectrofotômetro, aparelho muito utilizado para realizar leituras de absorbância e/ou transmitância de amostras laboratoriais, pode ser aplicado para a realização de leituras do dosímetro químico Fricke Xilenol Gel. Este aparelho, por possuir componentes eletrônicos avançados e ser importado, apresenta um custo elevado e acaba muitas vezes se tornando um dispositivo inviável para medidas mais simples e rotineiras. O presente estudo implementou-se um aparelho portátil e de baixo custo, para que medidas específicas de absorbância possam ser feitas em laboratórios de ensino de física e que possa ser aplicado como leitor de dosímetros géis, como o acima citado. Este monoespectrofotômetro é constituído por uma fonte LED (próximo a 590 nm), um fotodiodo para avaliação da intensidade da luz transmitida e um display de LCD. Tal leitor permite a comunicação com microcomputadores via porta USB, facilitando o trabalho do usuário para manipular os resultados das medidas. A principal finalidade é voltada para uso acadêmico, no entanto, devido ao seu baixo custo e simplicidade, poderá também ser direcionado para atender outros segmentos como ambulatorial, industrial, cosmético, biológico, agronômico, dentre outros. / The spectrophotometer, a device often used to perform absorbance readings and or transmittance of laboratory samples, can be applied to perform readings in the chemical dosimeter Fricke Xylenol Gel. This device, once it has advanced electronics components and is imported, has an elevated cost and often ends up becoming an impractical device for most simple measurements and routine. This study implemented a device portable and inexpensive, so that specific measurements absorbance can be made in teaching laboratories of physics and that can be applied as a gel dosimeter reader, like the above. This monospectrophotometer consists of a LED source of visible light (near 590 nm), a photodiode to assess the intensity of transmitted light and an LCD display. This reader allows communication with computers via USB port, making it easier for users to manipulate the results of the measurements. The main purpose is directed for academic use, however, due to its low cost and simplicity, may also be applied to attend other segments such as outpatient, industrial, cosmetic, biological, agronomic, among others.
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Caracterização de dosímetros semicondutores e suas aplicações em técnicas especializadas em radioterapia / Characterization of Semiconductors Dosimeters and their Applications in Specialized Techniques in Radiation Therapy.

Oliveira, Fernanda Ferretti de 21 December 2012 (has links)
Introdução: A Radioterapia é frequentemente utilizada no tratamento do câncer, seja como uma modalidade simples ou em combinação com outras modalidades, tais como a cirurgia e a quimioterapia. Com o objetivo de eliminar células não desejadas no organismo humano, utiliza-se de radiações ionizantes para provocar a destruição de células tumorais pela absorção da energia da radiação incidente. A principal dificuldade encontrada em radioterapia é que as células tumorais não são tratadas isoladamente, isto é, o dano da radiação não é restrito somente às células tumorais, mas afeta também as células normais. Assim sendo, é essencial que a dose de radiação liberada nos tecidos normais seja tão baixa quanto possível para minimizar o risco de efeitos colaterais provocados pelos tratamentos radioterápicos. Objetivos: O objetivo deste trabalho é a caracterização de dosímetros semicondutores e dosímetros termoluminescentes e suas aplicações em técnicas não convencionais de Radioterapia. A partir da caracterização será possível a implementação dos dosímetros como sistema de dosimetria in vivo em teleterapia com feixe de fótons, visando atender as necessidades prementes do Serviço de Radioterapia do HCFMRP em implantar a técnica de irradiação de corpo inteiro e em realizar o controle de dose administrada ao paciente. Metodologia e Resultados: Diodos semicondutores foram caracterizados de acordo com o fator campo, angulação, taxa de dose, temperatura e fator bandeja, para obtenção dos fatores de correção. Verificou-se que a variação da resposta dos diodos com a temperatura, angulação e taxa de dose não foi significativa. Fatores campo foram calculados e registrados para campos de 3x3 cm 2 a 40x40cm 2 , onde se observou aumento na leitura do diodo com o aumento no campo. A resposta com a taxa de dose apr esentou pouca variação (de 100cGy/min para 300cGy/min a variação foi menor que 1,2%). O fator bandeja encontrado foi de 0,95±0,01 demonstrando que a presença da bandeja provoca diminuição na resposta do detector. Após a caracterização, os diodos foram calibrados em setup TBI para determinação dos fatores de calibração para cada espessura simulada do paciente (DLL). A dosimetria in vivo foi realizada em 3 pacientes submetidos ao tratamento de TBI do HCFMRP. A diferença percentual máxima entre as medidas com diodo e o valor nominal de dose foi de 3,6%, o que está de acordo com o recomendado pelo ICRU (+/- 5%). Os resultados demonstram a viabilidade e confiabilidade da técnica de dosimetria com diodos semicondutores para Controle de Qualidade de dose em tratamento de TBI. Ainda, dosímetros termoluminescentes foram caracterizados quanto à homogeneidade do grupo e a linearidade. Os fatores de calibração individuais foram encontrados e os dosímetros foram aplicados em simulações em setup TBI. Os cálculos de dose das simulações realizadas com os termoluminescentes inseridos nos orifícios de um OSA demonstraram concordância com os valores nominais de dose. Para as regiões do tórax superior e inferior, onde os TLD receberam doses mais elevadas (>150cGy), recomendou-se a utilização de compensadores de dose, para a prática clínica.Uma câmara de ionização foi utilizada como dosímetro de referência em todas as etapas de calibração e caracterização dos diodos e termoluminescentes. Conclusões: Este estudo mostrou que, para tratamentos de irradiação de corpo inteiro, quando o paciente estiver sendo preparado para um transplante de medula óssea, e o planejamento necessitar de uma grande eficácia na distribuição de dose, a metodologia com aplicações de dosímetros semicondutores apresenta-se como uma alternativa viável, precisa e de grande importância para o controle dosimétrico. Assim, ficou evidenciada a importância da utilização do diodo para o Controle de Qualidade, na avaliação da dos e a ser ministrada ao paciente, pelo menos em toda primeira fração de tratamento de TBI. Além disso, ficou demonstrada a aplicabilidade dos dosímetros termoluminescentes para controle dosimétrico, demonstrando o valor da dosimetria termoluminescente como um sistema de verificação de dose e sua eficácia como parte de um programa de garantia de qualidade em Radioterapia. A caracterização dos termoluminescentes evidenciou a possibilidade de aplicação da técnica TL em dosimetria in vivo. / Introduction: Radiation therapy is often used in cancer treatment, either as a single modality or in combination with other modalities, such as surgery and chemotherapy. Aiming to eliminate unwanted cells in the human body, radiation therapy uses ionizing radiation to cause destruction of tumor cells by absorbing the energy of the incident radiation. The main difficulty in radiation therapy is that tumor cells are not separately treated. The radiation damage is not restricted solely to tumor cells, but also affects normal cells. Therefore, it is essential that the radiation dose released in normal tissues is as low as possible to minimize the risk of side effects caused by radiotherapy treatments. Objectives: The objective of this work is the characterization of semiconductor dosimeters and thermoluminescent dosimeters and their applications in non -conventional radiotherapy techniques. After characterization it will be possible to implement the dosimeters as a system of in vivo dosimetry in radiotherapy with photon beam, to meet the pressing needs of the Radiotherapy Service of HCFMRP in deploying the technique of total body irradiation and make the control of dose administered to the patient . Methodology and Results: Semiconductor diodes were characterized according to the field factor, angle, dose rate, temperature and tray factor to obtain the correction factors. It was found that the variation of the response of the diodes with temperature, angle and dose rate was not significant. Field factors were calculated and recorded for fields from 3x3 cm 2 to 40x40cm 2 , wher e there was an increase in the reading of the diode with increasing field. The response with dose rate showed small variation (from 100cGy/min to 300cGy/min the variation was less than 1.2%). The tray factor was 0.95 ± 0.01 demonstrating that the tray decreases detector response. After characterization, the diodes were calibrated in TBI setup for determining the calibration factors for each simulated patient thickness (latero-lateral distance). The in vivo dosimetry was performed in 3 patients undergoing TBI treatment in HCFMRP. The maximum percentage difference between the measurements and the diode nominal dose was 3.6%, which is consistent with that recommended by ICRU (+ / - 5%). The results demonstrate the feasibility and reliability of the dosimetry technique with semiconductor diodes for dose quality control in TBI treatments. Still, dosimeters were characterized by group homogeneity and linearity. The calibration factors were found and individual dosimeters were applied in simulations with TBI setup. The dose calculation of simulations performed with the thermoluminescent inserted in holes of the phantom showed agreement with the nominal dose. For regions of the upper and lower thorax where TLD received higher doses (> 150cGy) it was recommended the use of compensating dose in clinic. An ionization chamber dosimeter was used as reference in all stages of calibration and characterization of diodes and thermoluminescents. Conclusions: This study showed that, for total body irradiation treatments, when the patient is being prepared for a bone marrow transplant, and planning requires a great effect on the dose distribution, the methodology with semiconductor dosimeters presented a viable alternative, and has great importance for the dosimetric control. The study proved the importance of diode semiconductors for quality control, for evaluation of the dose to be administered to the patient, at least throughout the first fraction of TBI treating. Furthermore, it was demonstrated the applicability of TLD for control quality, demonstrating the value of thermoluminescent dosimetry as a dose verification system and its effectiveness as part of a program of quality assurance in radiotherapy. The characterization of thermoluminescent showed the possibility of applying the TL technique in in vivo dosimetry.
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Diode Response Correction in Large Photon Fields

Vorbau, Robert January 2010 (has links)
<p>The energy dependent response of silicon diodes in photon beams is a known problem. A new approach to solve this problem is by correcting the response, a response model was suggested by Yin et al. (2002, 2004), and later refined by Eklund and Ahnesjö (2009). In this work a prototype software was developed to calculate correction factors for arbitrary measurement points in MLC shaped fields using fluence pencil beam kernels to calculate the spectra used by the model of Eklund and Ahnesjö (2009). This work investigate this approach for large field sizes. It was found that the relative dose measurements of the corrected unshielded diode agreed with ionization chamber measurements within 1% at the central axis. Measurements made off axis (square and irregular fields) agreed within 2%, better results were achieved within the fields when the off axis beam softening were taken into consideration. This work has also shown that this new approach is an alternitive to shielded diodes and that corrected diodes will in some cases provide more reliable results.</p>
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Diode Response Correction in Large Photon Fields

Vorbau, Robert January 2010 (has links)
The energy dependent response of silicon diodes in photon beams is a known problem. A new approach to solve this problem is by correcting the response, a response model was suggested by Yin et al. (2002, 2004), and later refined by Eklund and Ahnesjö (2009). In this work a prototype software was developed to calculate correction factors for arbitrary measurement points in MLC shaped fields using fluence pencil beam kernels to calculate the spectra used by the model of Eklund and Ahnesjö (2009). This work investigate this approach for large field sizes. It was found that the relative dose measurements of the corrected unshielded diode agreed with ionization chamber measurements within 1% at the central axis. Measurements made off axis (square and irregular fields) agreed within 2%, better results were achieved within the fields when the off axis beam softening were taken into consideration. This work has also shown that this new approach is an alternitive to shielded diodes and that corrected diodes will in some cases provide more reliable results.
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Assessment Of Occupational Noise Exposure Of A Plant In Oil Industry

Dal, Ufuk 01 May 2010 (has links) (PDF)
Noise, which is a noteworthy problem in the world of workers, influences the health, safety, productivity and efficiency of those working in heavy industries and especially those working in petroleum industry. The objective of this study is to reassess the protective measures, taken previously by the company, from the point of view of the negative effects of noise on the workers. For this purpose, two approaches are adopted. Firstly, through questionnaires (response rate: 86%) distributed to workers, their subjective rating of, the noise levels to which they are exposed, the factors affecting their working efficiency and, their working conditions are searched. Secondly, noise levels, in the buildings rated as highly and very highly noisy, are measured by sound level meter. Self-exposure of 28 workers is measured by dosimeter. The overall ambient noise level of the 11 buildings and effect of noise on the working efficiency of the workers working in these buildings were respectively found to be moderate and slightly affected. The workplace index was 3 (out of 5). The working conditions index was on the average 4 (out of 5). The Leq values measured in six of the buildings were found to be in the range of 66, 8 &ndash / 100, 0 dBA. 12 out of 28 workers were observed to be exposed to noise levels greater than 80 dBA. The objective (noise measurements) and subjective (questionnaire) results obtained at the end of the afore-mentioned approaches will be of help in the orientation of the workers while estimating their work efficiency and will also serve as a data base for the planning strategy of the interested company.
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Použití TL dozimetrů při měření nehomogenity ozáření / The use of the TL dosimeters for measuring inhomogeneities irradiation

CANDROVÁ, Daniela January 2015 (has links)
Radiotherapy has commonly been utilised to cure cancer for more than a century. It is counted among the fundamental branches of medicine and represents an effective local or locally-regional method of curing both cancer and some non-cancerous conditions. It utilises ionising radiation which unfortunately eliminates tumour cells along with healthy ones. This is why a wide range of harmful effects of the radiation can be observed on humans. Patients treated with radiotherapy are in some cases monitored with dosimeters so that the intended dose can be compared with what is really absorbed. Nemocnice České Budějovice, a. s. monitors the dose in expected locations of non-homogeneous irradiation using the aforementioned TL dosimeters during the process of rotary irradiation of Mycosis fungoides. Before actually being used in an in vivo dosimetry, these dosimeters must be properly calibrated and have their sensitivity adjusted. Other than that, they are fairly easy to use, do not require much time or money invested and are able to constantly monitor the dose received by a patient treated with rotary irradiation. This diploma thesis discusses the usage of TL dosimeters to measure non-homogeneity of irradiation. It therefore compares the doses received by patients in various parts of the body during irradiation by the TSEI method. These 22 irradiated patients had thorough measurements taken of the doses they received in the so-called black hole region, their axillae and neck while holding their arms up and with arms loosely positioned close to the body. The thesis also suggests the possibility of the dosimeters being used by the integrated emergency service to assist during rescues and demolitions performed in emergency situations when a leak of ionising radiation occurs. Using TL dosimeters would mean more precise measurements of the dose received by the involved personnel in various parts of their body. If a patient is treated with the TSEI method, the dose received is monitored in a reference point, critical areas and areas with residual infiltrations or tumours. Doses measured in critical areas indicate that should the acral parts of limbs be left uncovered, they absorb larger doses than the rest of the body. They thus exceed the intended dose significantly. In the case of fingers, the dose tends to reach as much as 3 Gy. Depending on clinical picture, the attending physician determines whether special covering should be used. This covering reduces the doses received to merely a few tenths of a Gy. There also tends to be a large difference in absorbed doses in axillar areas and the neck, depending on whether the patient's arms are held up or close to the body respectively. Test results indicate that holding arms up or keeping them close to the body on a particular side have always had a profound effect on the dose absorbed by the patient in this particular area. This means that the position of the body greatly influences how much is absorbed in various parts of the body. TL dosimeters are also used in other areas than in vivo dosimetry in radiotherapy. An example of this could be determining the dose received in upper limbs of the workers monitored with thermoluminescent dosimeters in the form of bracelets or rings. They also serve to monitor the external irradiation of persons within the limits of the Czech Republic (TLD network). In radiation therapy, both the doses in skin and body are taken into account when conducting measurements. Depending on the data extracted, it is then possible to assess the course of treatment and ensure safe implementation of ionising radiation. Integrated emergency service teams deployed in cases of radiation emergencies are not considering using TL dosimeters so far, although they could most likely be used to ascertain the exact doses absorbed. Further research would however need to be conducted to either confirm or disprove the benefits of using TLD.
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Aplicações de semicondutores orgânicos: de células solares nanoestruturadas a dosímetros de radiação ionizante / Applications of organic semiconductors: from nanostructured solar cells to ionizing radiation dosimeters.

Fernando Araújo de Castro 22 June 2007 (has links)
Semicondutores orgânicos têm atraído cada vez mais atenção da comunidade científica e de indústrias. O grande interesse se divide entre a riqueza de fenômenos físicos e químicos a serem estudados e o seu grande potencial de aplicação tecnológica nas mais diversas áreas: diodos emissores de luz (OLEDs), células solares e fotodiodos, transistores, biosensores, sensores de radiação ionizante, entre outros. O objetivo deste trabalho foi de contribuir para o avanço de duas áreas de aplicação, ambas relacionadas com a interação de radiação eletromagnética com a matéria: células solares e dosimetria de radiação gama. Na área de células solares, foram explorados dois dos principais limitadores do aumento de eficiência de conversão de potência: a falta de materiais com absorção na região em que o Sol emite mais fótons (infravermelho próximo (NIR)) e a dificuldade de controle da morfologia interna das células. Foi demonstrado um novo conceito de fabricação de células solares através da nanoestruturação de filmes finos poliméricos. A metodologia de estruturação se baseia no processo de separação de fases em blendas poliméricas durante o processo de deposição por spin-coating e a subseqüente remoção de uma das componentes. Assim é possível obter uma camada ativa cobrindo todo o substrato e apresentando ondulações na superfície que podem ser variadas desde alguns nanômetros de altura e largura até micrômetros. O processo de nanoestruturação é discutido e dispositivos fotovoltaicos foram produzidos cobrindo filmes nanoestruturados de MEH-PPV com fulereno C60. A eficiência de conversão de potência destas células é três vezes maior do que o melhor resultado já reportado para este par de materiais até o momento e atinge quase 3% sob irradiação monocromática. Utilizando corantes cianinos, dispositivos fotovoltaicos e fotodiodos com resposta desde no visível até o infravermelhor próximo (~1000 nm) foram demonstrados e foi observado um papel importante dos íons móveis presentes nos corantes. Finalmente, foi demonstrada a aplicabilidade de um corante polimerizado como dosímetro de radiação gama. A faixa de operação do dosímetro pode ser alterada variando-se a concentração da solução do corante, que poderia ser utilizado na região de doses de irradiação de alimentos. / Organic semiconductors have atracted much attention from the scientific community and from the industry. The large interest is divided between the rich number of basic physical and chemical phenomena to be investigated and the great technological potential for application in different areas, such as light emitting diodes (OLEDs), solar cells, photodiodes, transistors, biosensors, ionizing radiation sensors, among others. The subject of this work was to contribute to a deeper understanding of two areas of application, both related to the interaction of electromagnetic radiation with matter: solar cells and gamma ray dosimetry. In the area of solar cells, the lack of materials absorbing in the near infrared (NIR) and the poor control of the morphology of the active films are limiting factor to increasing device efficiency. Therefore both this aspects were explored. A new concept of organic solar cell fabrication was presented based on the anostructuration of polymeric thin films. The methodology is based on phase separation of polymer blends during spin-coating followed by the selective removal of one component. This allows the controlled formation of thin films with characteristic features varying from a few nanometers to micrometers. The effects of molecular weigth, solvent and relative composition were investigated and discussed based on the analysis of AFM images and phase separation models. Devices using structured MEH-PPV layers, covered by C60 were fabricated and showed white light power conversion efficiencies (?) up to 400 % higher than a flat double layer device. Monochromatic ? achieved 2.95 % (480 nm), three times higher than the best reported value for this material combination so far. Using cyanine dyes, photovoltaic devices and photodiodes active in the NIR (~1000 nm) were demosntrated and an important effect of movable ions present in the dyes was observed. Finally, the application of a polymerized dye as gamma ray dosimeter was demonstrated. The operation range can be altered by varying the concentration of polymer in solution, and are useful in the range of low dose food irradiation.
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Desenvolvimento de um leitor digital de absorbância microprocessado / SILVA, A. J. Development of a digital reader Absorbance microprocessor . Dissertation (Master) Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto - SP, 2011.

Aldriano José da Silva 04 March 2011 (has links)
O espectrofotômetro, aparelho muito utilizado para realizar leituras de absorbância e/ou transmitância de amostras laboratoriais, pode ser aplicado para a realização de leituras do dosímetro químico Fricke Xilenol Gel. Este aparelho, por possuir componentes eletrônicos avançados e ser importado, apresenta um custo elevado e acaba muitas vezes se tornando um dispositivo inviável para medidas mais simples e rotineiras. O presente estudo implementou-se um aparelho portátil e de baixo custo, para que medidas específicas de absorbância possam ser feitas em laboratórios de ensino de física e que possa ser aplicado como leitor de dosímetros géis, como o acima citado. Este monoespectrofotômetro é constituído por uma fonte LED (próximo a 590 nm), um fotodiodo para avaliação da intensidade da luz transmitida e um display de LCD. Tal leitor permite a comunicação com microcomputadores via porta USB, facilitando o trabalho do usuário para manipular os resultados das medidas. A principal finalidade é voltada para uso acadêmico, no entanto, devido ao seu baixo custo e simplicidade, poderá também ser direcionado para atender outros segmentos como ambulatorial, industrial, cosmético, biológico, agronômico, dentre outros. / The spectrophotometer, a device often used to perform absorbance readings and or transmittance of laboratory samples, can be applied to perform readings in the chemical dosimeter Fricke Xylenol Gel. This device, once it has advanced electronics components and is imported, has an elevated cost and often ends up becoming an impractical device for most simple measurements and routine. This study implemented a device portable and inexpensive, so that specific measurements absorbance can be made in teaching laboratories of physics and that can be applied as a gel dosimeter reader, like the above. This monospectrophotometer consists of a LED source of visible light (near 590 nm), a photodiode to assess the intensity of transmitted light and an LCD display. This reader allows communication with computers via USB port, making it easier for users to manipulate the results of the measurements. The main purpose is directed for academic use, however, due to its low cost and simplicity, may also be applied to attend other segments such as outpatient, industrial, cosmetic, biological, agronomic, among others.
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Caracterização de dosímetros semicondutores e suas aplicações em técnicas especializadas em radioterapia / Characterization of Semiconductors Dosimeters and their Applications in Specialized Techniques in Radiation Therapy.

Fernanda Ferretti de Oliveira 21 December 2012 (has links)
Introdução: A Radioterapia é frequentemente utilizada no tratamento do câncer, seja como uma modalidade simples ou em combinação com outras modalidades, tais como a cirurgia e a quimioterapia. Com o objetivo de eliminar células não desejadas no organismo humano, utiliza-se de radiações ionizantes para provocar a destruição de células tumorais pela absorção da energia da radiação incidente. A principal dificuldade encontrada em radioterapia é que as células tumorais não são tratadas isoladamente, isto é, o dano da radiação não é restrito somente às células tumorais, mas afeta também as células normais. Assim sendo, é essencial que a dose de radiação liberada nos tecidos normais seja tão baixa quanto possível para minimizar o risco de efeitos colaterais provocados pelos tratamentos radioterápicos. Objetivos: O objetivo deste trabalho é a caracterização de dosímetros semicondutores e dosímetros termoluminescentes e suas aplicações em técnicas não convencionais de Radioterapia. A partir da caracterização será possível a implementação dos dosímetros como sistema de dosimetria in vivo em teleterapia com feixe de fótons, visando atender as necessidades prementes do Serviço de Radioterapia do HCFMRP em implantar a técnica de irradiação de corpo inteiro e em realizar o controle de dose administrada ao paciente. Metodologia e Resultados: Diodos semicondutores foram caracterizados de acordo com o fator campo, angulação, taxa de dose, temperatura e fator bandeja, para obtenção dos fatores de correção. Verificou-se que a variação da resposta dos diodos com a temperatura, angulação e taxa de dose não foi significativa. Fatores campo foram calculados e registrados para campos de 3x3 cm 2 a 40x40cm 2 , onde se observou aumento na leitura do diodo com o aumento no campo. A resposta com a taxa de dose apr esentou pouca variação (de 100cGy/min para 300cGy/min a variação foi menor que 1,2%). O fator bandeja encontrado foi de 0,95±0,01 demonstrando que a presença da bandeja provoca diminuição na resposta do detector. Após a caracterização, os diodos foram calibrados em setup TBI para determinação dos fatores de calibração para cada espessura simulada do paciente (DLL). A dosimetria in vivo foi realizada em 3 pacientes submetidos ao tratamento de TBI do HCFMRP. A diferença percentual máxima entre as medidas com diodo e o valor nominal de dose foi de 3,6%, o que está de acordo com o recomendado pelo ICRU (+/- 5%). Os resultados demonstram a viabilidade e confiabilidade da técnica de dosimetria com diodos semicondutores para Controle de Qualidade de dose em tratamento de TBI. Ainda, dosímetros termoluminescentes foram caracterizados quanto à homogeneidade do grupo e a linearidade. Os fatores de calibração individuais foram encontrados e os dosímetros foram aplicados em simulações em setup TBI. Os cálculos de dose das simulações realizadas com os termoluminescentes inseridos nos orifícios de um OSA demonstraram concordância com os valores nominais de dose. Para as regiões do tórax superior e inferior, onde os TLD receberam doses mais elevadas (>150cGy), recomendou-se a utilização de compensadores de dose, para a prática clínica.Uma câmara de ionização foi utilizada como dosímetro de referência em todas as etapas de calibração e caracterização dos diodos e termoluminescentes. Conclusões: Este estudo mostrou que, para tratamentos de irradiação de corpo inteiro, quando o paciente estiver sendo preparado para um transplante de medula óssea, e o planejamento necessitar de uma grande eficácia na distribuição de dose, a metodologia com aplicações de dosímetros semicondutores apresenta-se como uma alternativa viável, precisa e de grande importância para o controle dosimétrico. Assim, ficou evidenciada a importância da utilização do diodo para o Controle de Qualidade, na avaliação da dos e a ser ministrada ao paciente, pelo menos em toda primeira fração de tratamento de TBI. Além disso, ficou demonstrada a aplicabilidade dos dosímetros termoluminescentes para controle dosimétrico, demonstrando o valor da dosimetria termoluminescente como um sistema de verificação de dose e sua eficácia como parte de um programa de garantia de qualidade em Radioterapia. A caracterização dos termoluminescentes evidenciou a possibilidade de aplicação da técnica TL em dosimetria in vivo. / Introduction: Radiation therapy is often used in cancer treatment, either as a single modality or in combination with other modalities, such as surgery and chemotherapy. Aiming to eliminate unwanted cells in the human body, radiation therapy uses ionizing radiation to cause destruction of tumor cells by absorbing the energy of the incident radiation. The main difficulty in radiation therapy is that tumor cells are not separately treated. The radiation damage is not restricted solely to tumor cells, but also affects normal cells. Therefore, it is essential that the radiation dose released in normal tissues is as low as possible to minimize the risk of side effects caused by radiotherapy treatments. Objectives: The objective of this work is the characterization of semiconductor dosimeters and thermoluminescent dosimeters and their applications in non -conventional radiotherapy techniques. After characterization it will be possible to implement the dosimeters as a system of in vivo dosimetry in radiotherapy with photon beam, to meet the pressing needs of the Radiotherapy Service of HCFMRP in deploying the technique of total body irradiation and make the control of dose administered to the patient . Methodology and Results: Semiconductor diodes were characterized according to the field factor, angle, dose rate, temperature and tray factor to obtain the correction factors. It was found that the variation of the response of the diodes with temperature, angle and dose rate was not significant. Field factors were calculated and recorded for fields from 3x3 cm 2 to 40x40cm 2 , wher e there was an increase in the reading of the diode with increasing field. The response with dose rate showed small variation (from 100cGy/min to 300cGy/min the variation was less than 1.2%). The tray factor was 0.95 ± 0.01 demonstrating that the tray decreases detector response. After characterization, the diodes were calibrated in TBI setup for determining the calibration factors for each simulated patient thickness (latero-lateral distance). The in vivo dosimetry was performed in 3 patients undergoing TBI treatment in HCFMRP. The maximum percentage difference between the measurements and the diode nominal dose was 3.6%, which is consistent with that recommended by ICRU (+ / - 5%). The results demonstrate the feasibility and reliability of the dosimetry technique with semiconductor diodes for dose quality control in TBI treatments. Still, dosimeters were characterized by group homogeneity and linearity. The calibration factors were found and individual dosimeters were applied in simulations with TBI setup. The dose calculation of simulations performed with the thermoluminescent inserted in holes of the phantom showed agreement with the nominal dose. For regions of the upper and lower thorax where TLD received higher doses (> 150cGy) it was recommended the use of compensating dose in clinic. An ionization chamber dosimeter was used as reference in all stages of calibration and characterization of diodes and thermoluminescents. Conclusions: This study showed that, for total body irradiation treatments, when the patient is being prepared for a bone marrow transplant, and planning requires a great effect on the dose distribution, the methodology with semiconductor dosimeters presented a viable alternative, and has great importance for the dosimetric control. The study proved the importance of diode semiconductors for quality control, for evaluation of the dose to be administered to the patient, at least throughout the first fraction of TBI treating. Furthermore, it was demonstrated the applicability of TLD for control quality, demonstrating the value of thermoluminescent dosimetry as a dose verification system and its effectiveness as part of a program of quality assurance in radiotherapy. The characterization of thermoluminescent showed the possibility of applying the TL technique in in vivo dosimetry.

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