Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Um método de Matriz Resposta (MR) é descrito para gerar soluções numéricas livres de erros de truncamento espacial para problemas multigrupo de transporte de nêutrons com fonte fixa e em geometria unidimensional na formulação de ordenadas discretas (SN). Portanto, o método multigrupo MR com esquema iterativo de inversão nodal parcial (NBI) converge valores numéricos para os fluxos angulares nas fronteiras das regiões que coincidem com os valores da solução analítica das equações multigrupo SN, afora os erros de arredondamento da aritmética finita computacional. É também desenvolvido um esquema numérico de reconstrução espacial, que fornece a saída para os fluxos escalares de nêutrons em cada grupo de energia em um intervalo qualquer do domínio definido pelo usuário, com um passo de avanço também escolhido pelo usuário. Resultados numéricos são apresentados para ilustrar a precisão do presente método em cálculos de malha grossa.

O objetivo deste trabalho foi a investigação das propriedades ópticas e estruturais de materiais isolantes contendo metais de transição do grupo do ferro como impurezas substitucionais. As técnicas usadas para o estudo de amostras MgGa2O4, MgGa2O4 + B- Ga2O3 e ZnGa2O4 dopadas com Cr3+e Fe3+ foram: fotoluminescência, excitação, difração de raios-X, espalhamento de nêutrons, método de Rietveld para o refinamento da estrutura e espectroscopia fotoacústica. Estas técnicas permitem a determinação da coordenação do sítio impureza, a atribuição das transições de energia, o cálculo dos parâmetros de energia e a determinação de propriedades cristalográficas. As amostras apresentam largas bandas de energia nas regiões do visível e do infravermelho. Estas transições indicam a relevância deste estudo pelo interesse tecnológico na obtenção de novos materais com bandas sintonizáveis. No primeiro capítulo apresentamos uma introdução à teoria de campo cristalino. No segundo capítulo apresentamos medidas de fotoluminescência e excitação do MgGa2O4 dopado com 0,1, 0,5, 1,0 e 5,0 % de Cr3+ a 77 K e temperatura ambiente. No terceiro capítulo usamos fotoluminescência, excitação, espalhamento de nêutrons, difração de raios X, fotoacústica e método de refino de Rietveld para analisar o sistema MgGa2O4 + B-Ga2O3 contendo 0,1, 0,5, 1,0 e 5,0 % de Cr3+. No quarto capítulo mostramos resultados de fotoacústica para o ZnGa2O4 dopado com 5% e 10% de Fe3+. / The aim of this work was the investigation of optical and structural properties of insulating materials containing iron group metal transition ions as substitutional impurities. The used techniques for the study of MgGa2O4, MgGa2O4 + B-Ga2O3 and ZnGa2O4 samples doped with Cr3+ and Fe3+ were: photoluminescence, excitation, X-ray diffraction, neutron scattering, Rietveld method for structure refinement and photoacoustic spectroscopy. These techniques allow the determination of impurity site coordination, the assignment of energy transitions, the calculation of energy parameters and the determination of crystallographic properties. The samples present broad energy bands at visible and infrared spectral regions. These transitions point to the relevance of this study for being of technological interest. In the first chapter we present an introduction to crystal field theory. In the second chapter we present the photoluminescence and excitation measurements of MgGa2O4 doped with 0.1, 0.5, 1.0 and 5.0 % of Cr3+ at 77 K and room temperature. In the third chapter we used the photoluminescence, excitation, neutrons scattering, X-ray diffraction, photoacoustic and Rietveld method for analysis of the MgGa2O4, MgGa2O4 + B-Ga2O3 system containing 0.1, 0.5, 1.0 and 5.0 % of Cr3+. In the fourth chapter we show the photoacoustic results for ZnGa2O4 doped with 5% and 10% of Fe3+.

As distorções de forma de componentes mecânicos, que ocorrem durante a fabricação, constituem um sério problema enfrentado pela indústria metal-mecânica. Neste trabalho, avaliou-se uma rota de fabricação de barras de aço ABNT 1045 envolvendo os processos de trefilação, alívio de tensões e têmpera por indução utilizando-se uma visão holística do processo. Após um estudo detalhado, variou-se 5 parâmetros do processo, sendo eles: corrida, ângulo de fieira, ângulo de endireitamento, temperatura de alívio de tensões e profundidade de camada temperada. Caracterizou-se as tensões residuais, em todas as etapas do processo, utilizando-se as técnicas de difração de raios-X, difração de nêutrons e difração de radiação Síncrotron, bem como, a microestrutura do material. Após as etapas de trefilação combinada e tratamento térmico avaliou-se as distorções de forma, utilizando-se um equipamento de medição por coordenadas e posteriormente calculou-se os vetores distorção. Os dados obtidos foram analisados utilizando-se o software Minitab® através da montagem de uma matriz DoE (Design of Experiments). A partir dos resultados obtidos, avaliou-se quais etapas do processo induzem maior "potencial de distorção" nos componentes. A partir das medições de tensões residuais foi obtida uma visão detalhada de como estas tensões residuais se distribuem no material após cada etapa do processo, os dados mostram diferenças significativas ao longo das posições periféricas nas etapas de pré-endireitamento e trefilação. Dados apontam que a distribuição da zona de segregação é responsável pelo comportamento diferente nas duas corridas analisadas em relação às distorções. As tensões residuais geradas no endireitamento do fio-máquina são responsáveis por causar heterogeneidades no material e induzem um alto “potencial de distorção”. Nos parâmetros de processo estudados as deformações induzidas no processo de trefilação não foram capazes de eliminar as distribuições heterogêneas de tensões residuais geradas no pré-endireitamento, porém utilizando-se o ângulo de fieira de 15º houve uma diminuição da distorção após a têmpera por indução. Após o processo de endireitamento por rolos cruzados (PERC) a distribuição das tensões residuais na superfície é mais homogênea para os ângulos de ferramenta avaliados neste trabalho (16º e 18º), entretanto existem diferenças significativas na distribuição de tensões residuais no núcleo do material, e estas diferenças são umas das causadoras das distorções após o processo de têmpera por indução. / Shape distortions are a serious problem in the metalworking industry, distortion due to heat treatment is responsible for additional and cost machining operations. Minimizing or even avoiding heat treatment distortion is one of the key factors to minimize production costs. In the past, investigations had focused on single effects or isolated parameters steps in a manufacturing chain. It is well established now that each step of the process chain generates a “distortion potential” and a new global approach, treating distortion as a system attribute, analyzing the entire manufacturing chain from steelmaking to heat treatment process is necessary. The main idea of distortion engineering is that all steps of the manufacturing chain together contribute to the final distortion behavior. In this work, a steel route of combined cold-drawing process to induction hardening of ABNT 1045 steel bars was investigated. The residual stresses characterizations were carried out using X-ray diffraction, neutron diffraction and synchrotron diffraction methods. The identification and interaction between factors on distortion behavior was carried out using statistical analysis, with the aid of DoE (Design of Experiments). For the DoE method the number of causes that can be considered were 5 parameters of the process, including: different batches, drawing angle, PERC angle, stress relief temperature and induction hardening depth. From the results obtained, the evaluation of which steps in the process induce higher "distortion potential" during the various steps of the process was carried out. From the measurements of residual stresses a detailed view of how these residual stresses are distributed for material in each step of the process was obtained, the results show significant differences along the peripheral positions in the pre-straightening and drawing stages. The experimental results indicate the microstructure of the material, wire rod geometry and the die angle process parameters as main "distortion potentials".

O melanoma maligno é a forma mais agressiva dos tumores cutâneos. Sendo o responsável por mais de 75% das mortes relativas á este tipo de câncer. O principal quimioterápico utilizado no tratamento do melanoma é a dacarbazina (DTIC), entretanto, as taxas de resposta são insatisfatórias. O composto DM-1 é um análogo estrutural da curcumina, e por esta razão possui propriedades biológicas semelhantes, como agente antiproliferativo e próapoptótico. A terapia de captura de nêutrons por boro (BNCT) atua por meio da deposição do isótopo 10Boro nas células tumorais e após a irradiação de nêutrons térmicos há produção de partículas alfa e lítio que destroem a célula. Neste trabalho estudou-se o mecanismo de ação destas três terapias, DTIC, DM-1 e BNCT no tratamento do melanoma e seus efeitos em células normais in vitro com a finalidade de obtenção de modalidades terapêuticas diferentes para o tratamento desta neoplasia. A IC50 foi obtida pela metodologia de MTT, além da análise da progressão do ciclo celular e marcadores de morte celular por citometria de fluxo. O composto DM-1 e a BNCT apresentaram efeito citotóxico seletivo para as linhagens de melanoma, com alta produção de radicais livres peroxidados. Nas mesmas condições, estes efeitos foram mínimos em células normais, diferente do tratamento com DTIC. Houve diminuição da proporção de matriz extracelular e colágeno solúvel sintetizado em células de melanoma tratadas com DM-1, BNCT e DTIC, entretanto, o quimioterápico ocasionou isoladamente diminuição também em células normais. O potencial elétrico mitocondrial das células de melanoma foi diminuído nos três protocolos de tratamento, assim como houve aumento na quantidade de DNA fragmentado. Este efeito não foi encontrado em células normais tratadas com DM-1 e BNCT. O composto DM-1 foi capaz de induzir apoptose via intrínseca e extrínseca, avaliado pela Anexina V e por marcadores de cinética e de morte celular. A terapia de BNCT induziu apoptose e necrose, indicando que esta terapia atua por diferentes vias em cada linhagem celular. BNCT e DM-1 induziram aumento na expressão dos marcados próapoptóticos, como Bax, citocromo c, caspase 3 e 8 clivadas, além de diminuir os valores na expressão de ciclina D1 e Ki-67, relacionados com a progressão do ciclo celular e proliferação. O quimioterápico DTIC apresentou alguns indícios de apoptose em células de melanoma, mas seus efeitos em células normais foram extensivos, ocasionando morte e parada do ciclo celular em melanócitos, células endoteliais e fibroblastos. O composto DM-1 apresentou formação de corpos apoptóticos, modificações no citoesqueleto e clivagem de caspase 9 e Parp em linhagens de melanoma humano. Desta forma, o composto DM-1 e a BNCT mostraram-se ferramentas terapêuticas mais eficazes no controle da progressão e no aumento da morte celular em células de melanoma. O poder efetivo da terapia de BNCT e do composto DM-1 faz com que a possibilidade de terapias combinatórias tenha resultados extremamente favoráveis na modulação da resposta proliferativa desses tumores. / Malignant melanoma is the most aggressive skin cancer. It is responsible for more than 75% of deaths. The main and most active chemotherapy in the melanoma treatment is represented by dacarbazine (DTIC), however, response rates are disappointing. The DM-1 compound is a curcumin structural analogue and it has similar biological properties, such as an antiproliferative and pro-apoptotic agent. Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) works through the deposition of the isotope 10Boron in tumor cells, with subsequent irradiation of thermal neutrons, which produce alpha particles and lithium that destroy the cell. In this study, the action mechanism of these three therapies, DTIC, DM-1 and BNCT in the melanoma treatment and its effects in vitro on normal cells were studied in order to obtain different therapeutic modalities for cancer treatment. The IC50 was obtained by MTT method, besides the analysis of cell cycle progression and cell death markers by flow cytometry. The DM-1 and BNCT showed selective cytotoxic in melanoma cell lines, with high of free radicals production. In the same conditions, these effects were minimal in normal cells, unlike the treatment with DTIC. There was a decrease in the proportion of extracellular matrix and soluble collagen synthesized in melanoma cells treated with DM-1, BNCT and DTIC, however, only DTIC also resulted in decreased in normal cells. The mitochondrial electrical potential of melanoma cells was decreased in the three treatment protocols, as there was an increase in the amount of fragmented DNA. This effect was not found in normal cells treated with DM-1 and BNCT. The compound DM-1 was able to induce apoptosis by the intrinsic and extrinsic pathways, as assessed by Annexin V, cell death and kinetic markers. BNCT induced apoptosis and necrosis, indicating that this therapy acts through different pathways in each cell line. DM-1 and BNCT induced an increase of pro-apoptotic markers, such as Bax, cytochrome c, cleaved caspase 3 and 8 expression, and they reduced cyclin D1 and Ki-67, expression related to the progression of the cell cycle and proliferation. The DTIC has shown some signs of apoptosis in melanoma cells, but its effect on normal cells were extensive, causing death and cell cycle arrest in melanocytes, fibroblasts and endothelial cells. The DM-1 showed apoptotic bodies formation, cytoskeleton changes and caspase 9 and Parp cleavage in human melanoma cell lines. Thus, the DM-1 and BNCT showed as therapeutic tools more with high effectiveness in controlling the cell cycle progression and cell death increase in melanoma cells. The effectiveness of BNCT and DM-1 makes the possibility of combinatorial therapies, with extremely favorable results in the modulation of the proliferative response of these tumors.

As distorções de forma de componentes mecânicos, que ocorrem durante a fabricação, constituem um sério problema enfrentado pela indústria metal-mecânica. Neste trabalho, avaliou-se uma rota de fabricação de barras de aço ABNT 1045 envolvendo os processos de trefilação, alívio de tensões e têmpera por indução utilizando-se uma visão holística do processo. Após um estudo detalhado, variou-se 5 parâmetros do processo, sendo eles: corrida, ângulo de fieira, ângulo de endireitamento, temperatura de alívio de tensões e profundidade de camada temperada. Caracterizou-se as tensões residuais, em todas as etapas do processo, utilizando-se as técnicas de difração de raios-X, difração de nêutrons e difração de radiação Síncrotron, bem como, a microestrutura do material. Após as etapas de trefilação combinada e tratamento térmico avaliou-se as distorções de forma, utilizando-se um equipamento de medição por coordenadas e posteriormente calculou-se os vetores distorção. Os dados obtidos foram analisados utilizando-se o software Minitab® através da montagem de uma matriz DoE (Design of Experiments). A partir dos resultados obtidos, avaliou-se quais etapas do processo induzem maior "potencial de distorção" nos componentes. A partir das medições de tensões residuais foi obtida uma visão detalhada de como estas tensões residuais se distribuem no material após cada etapa do processo, os dados mostram diferenças significativas ao longo das posições periféricas nas etapas de pré-endireitamento e trefilação. Dados apontam que a distribuição da zona de segregação é responsável pelo comportamento diferente nas duas corridas analisadas em relação às distorções. As tensões residuais geradas no endireitamento do fio-máquina são responsáveis por causar heterogeneidades no material e induzem um alto “potencial de distorção”. Nos parâmetros de processo estudados as deformações induzidas no processo de trefilação não foram capazes de eliminar as distribuições heterogêneas de tensões residuais geradas no pré-endireitamento, porém utilizando-se o ângulo de fieira de 15º houve uma diminuição da distorção após a têmpera por indução. Após o processo de endireitamento por rolos cruzados (PERC) a distribuição das tensões residuais na superfície é mais homogênea para os ângulos de ferramenta avaliados neste trabalho (16º e 18º), entretanto existem diferenças significativas na distribuição de tensões residuais no núcleo do material, e estas diferenças são umas das causadoras das distorções após o processo de têmpera por indução. / Shape distortions are a serious problem in the metalworking industry, distortion due to heat treatment is responsible for additional and cost machining operations. Minimizing or even avoiding heat treatment distortion is one of the key factors to minimize production costs. In the past, investigations had focused on single effects or isolated parameters steps in a manufacturing chain. It is well established now that each step of the process chain generates a “distortion potential” and a new global approach, treating distortion as a system attribute, analyzing the entire manufacturing chain from steelmaking to heat treatment process is necessary. The main idea of distortion engineering is that all steps of the manufacturing chain together contribute to the final distortion behavior. In this work, a steel route of combined cold-drawing process to induction hardening of ABNT 1045 steel bars was investigated. The residual stresses characterizations were carried out using X-ray diffraction, neutron diffraction and synchrotron diffraction methods. The identification and interaction between factors on distortion behavior was carried out using statistical analysis, with the aid of DoE (Design of Experiments). For the DoE method the number of causes that can be considered were 5 parameters of the process, including: different batches, drawing angle, PERC angle, stress relief temperature and induction hardening depth. From the results obtained, the evaluation of which steps in the process induce higher "distortion potential" during the various steps of the process was carried out. From the measurements of residual stresses a detailed view of how these residual stresses are distributed for material in each step of the process was obtained, the results show significant differences along the peripheral positions in the pre-straightening and drawing stages. The experimental results indicate the microstructure of the material, wire rod geometry and the die angle process parameters as main "distortion potentials".

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-12-14T11:11:58Z No. of bitstreams: 1 OSVALDIR PAULO DOS SANTOS M.pdf: 6450373 bytes, checksum: 37ecd7d74479a2e2aae778f61157de75 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-14T11:11:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OSVALDIR PAULO DOS SANTOS M.pdf: 6450373 bytes, checksum: 37ecd7d74479a2e2aae778f61157de75 (MD5) Previous issue date: 2004-06 / Este trabalho tem por objetivo atualizar e instituir procedimentos de proteção radiológica e treinar pessoas, visando a minimizar as doses oriundas das práticas para produção de radiofármacos no IEN/DlRA. Para contribuir com este objetivo, foi desenvolvido um sistema móvel de medições (SMMG-N) para melhor avaliar as taxas de dose gama e nêutrons geradas nessas práticas. Os resultados das. medições realizadas com este projeto, foram comparados com resultados obtidos por formas aleatórias de medições. Verificou-se com este estudo, que as monitorações realizadas com esse sistema reduziram as incertezas das medições, permitiram a padronização na forma de realizar os monitoramentos, além de facilitar o transporte dos monitores de radiação para as áreas. Esse estudo confirmou a necessidade de alterações no sistema de blindagens da câmara-alvo e caverna do KIPROS, para atender aos princípios de limitação de dose e otimização da radioproteção. / This works has arisen from the need of updating radiological protection procedures, creating new ones and training qualified personnel to perform radiological protection duties in a nuclear facility. The main purpose of the research was to assess and minimize gamma and neutron dose rates emitted during the produc.tion and handliing ofradiopharmaceuticals at IENlDlRA. A mobile measurements system (SMMG-N) was developed for on-site measurements. This system has proven to be more handy than the equipament formerly used for for this task. It has also proven to reduce the measurements uncertainties and to allow for the standardization of assessment procedures. He dose rates calculated using the data provided by this system have been compared with results obtained otherwise and good agreement was observed between them. This study has confirmed the need to improve the radiation shielding of KIPROS target-chamber and target vault in order to meet the radiological principIes of dose rate limitation and optimization.

Orientador: Sandro Guedes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T00:29:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Smilgys_Barbara_M.pdf: 13526183 bytes, checksum: 6bc7b12944024ced8153260711197b5f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O princípio de funcionamento da Terapia por Captura de Nêutrons pelo Boro (BNCT, Boron Neutron Capture Therapy) é a entrega seletiva de uma maior quantidade de átomos de boro às células cancerígenas do que àquelas saudáveis, seguida da irradiação com nêutrons que irá induzir a emissão de partículas a e íons de recuo de 7Li através da reação nuclear 10B(n,a)7Li. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para quantificar a taxa da reação de interesse através do uso da montagem de filmes finos de boro acoplados a detectores CR-39, que detectam as partículas a e os íons de recuo de 7Li. Este detector é composto por átomos de hidrogênio, carbono e oxigênio, os quais interagem com nêutrons rápidos e as partículas resultantes destas reações (de espalhamentos e de captura de nêutrons) também são detectadas pelo próprio detector. Deste modo, é possível quantificar, ao mesmo tempo, a reação 10B(n,a)7Li e a contribuição de nêutrons rápidos do fluxo. Essas medidas são fundamentais para os estudos de biodistribuição de átomos de 10B e de microdosimetria dos tecidos irradiados com nêutrons, levando ao planejamento da terapia em si. Os filmes finos de boro foram confeccionados por dois métodos, Deposição de Solução Química (CSD, Chemical Solution Deposition) e deposição por sputtering, e irradiados com nêutrons no reator nuclear IEA-R1 localizado no IPEN/CNEN. Os resultados obtidos para a caracterização e a calibração dos filmes finos de boro, além da calibração dos detectores CR-39 são aqui analisados. Foi possível confeccionar, por ambos os métodos, filmes finos de boro homogêneos e calibrar o sistema de filme fino de boro acoplado a detector CR-39 para a medida da taxa da reação 10B(n,a)7Li e para a determinação da componente rápida do fluxo de nêutrons através do uso de filmes finos de urânio e tório, respectivamente / Abstract: The working principle of the Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is the selective delivery of a greater amount of 10B atoms to the tumor cells than to the healthy ones, followed by neutron irradiation that will induce the emission of a particles and 7Li recoil ions through the nuclear reaction 10B(n,a)7Li. The goal of this work is to develop a methodology to quantify the reaction rate of interest using an assembly of boron thin film coupled to CR-39 detector, which detects the a particles and the 7Li recoil ions. This detector is composed of atoms of hydrogen, carbon and oxygen, which interacts with fast neutrons and the resulting particles from these scattering and capture processes are also detected by the CR-39 detector. In this way, it is possible to quantify, at the same time, the reaction 10B(n,a)7Li and the fast neutrons contribution to the flux. Those measurements are fundamental to the 10B biodistribution studies and tissue microdosimetry, leading to the therapy planning itself. The boron thin films were manufactured using two methods, Chemical Solution Depostion and sputtering deposition, and irradiated with neutrons at the nuclear reactor IEA-R1 located at IPEN/CNEN. The results obtained for the boron thin films characterization and calibration, as well as the CR-39 detectors calibration are analyzed here. It was possible to manufacture with both methods homogeneous boron thin films and to calibrate the assembly of boron thin film coupled to CR-39 detector for measuring the 10B(n,a)7Li reaction rate and determining the fast component of the neutron flux through the use of uranium and thorium thin films, respectively / Mestrado / Física / Mestra em Física

Orientador: Sandro Guedes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-26T18:12:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcellos_HerminianeLuizade_M.pdf: 4238996 bytes, checksum: 69965aad9e9748e349be6894c6ebf385 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho baseia-se na analise de descritores de heterogeneidade de dose atraves de programas desenvolvidos em linguagem C++ com base na estatistica de Poisson e probabilidades de ocorrencia de heterogeneidade fundamentadas na teoria de percolacao. A finalidade deste trabalho e obter descritores que possam ser uteis no estudo de efeitos biologicos da radiacao caracteristicos de situacoes em que ha heterogeneidade de dose. Os suportes iniciais deste trabalho se encontram em um relatorio da International Comission on Radiation Units and Measurements, que aborda as questoes de heterogeneidade de dose. Particulas ¿¿ e reacoes envolvendo interacao com neutrons sao as radiacoes que foram focadas na dissertacao e base da aplicacao dos programas desenvolvidos, atraves de resultados obtidos de um experimento em um acelerador linear Elekta Synergy, inter-calibrado com simulacoes de calculo de Monte Carlo. A teoria de percolacao que estuda o comportamento de aglomerados em redes bidimensionais e tridimensionais e baseada em processos randomicos, e pode ser aplicada porque eventos gerados pelas reacoes nucleares ou espalhamentos com neutrons que obedecem a estatistica de Poisson. Os eventos gerados podem ser mapeados a procura de aglomerados, celulas que sao vizinhas nas quais tenham ocorrido eventos. Os aglomerados sao a base da construcao dos descritores. Os resultados encontrados demonstram que os indices de heterogeneidades utilizados fornecem informacoes importantes a respeito da formacao destes aglomerados. Foram comparados os resultados obtidos para os casos 2D e 3D de distribuicao de celulas hipoteticas e foi possivel estudar as relacoes entre os dois casos. Os descritores de heterogeneidade possibilitarao associacoes de dano biologico com a distribuicao de eventos em culturas celulares (caso 2D) e tecidos (caso 3D) / Abstract: The goal of this study is the analysis of dose heterogeneity descriptors through programs developed in C ++ language based on Poisson statistics and probabilities for the occurrence of heterogeneity based on percolation theory. The purpose of this study is to obtain descriptors that may be useful in the study of radiobiological effects characteristic of the situations in which there is dose heterogeneity. The initial support for this work is the report by the International Commission on Radiation Units and Measurements, which describes the dose heterogeneity issues. Álpha particles and reactions involving interaction with neutrons were focused on this thesis are the base of application programs developed from results of an experiment at a linear accelerator Elekta Synergy, inter-calibrated with Monte Carlo simulation. The percolation theory, a theory that studies cluster behavior in two and three-dimensional lattices, is based on random processes, can be applied because the events generated by nuclear reactions with neutrons follow the Poisson statistics. Generated events can be mapped in the search for clusters, neighbor cells in which events occurred. The clusters are the basis for construction of descriptors. The results show that the heterogeneity descriptors provide important information about clusters formation. The results for 2D and 3D cases were compared for distribution of hypothetical cells. and it was possible to study the relations between the two cases. The descriptors of heterogeneity enable biological damage associations with the distribution of events in cell culture (2D case) and tissues (3D case) / Mestrado / Física / Mestra em Física

Even after 80 years of intense research, the composition of neutron stars remains unknown, since both the dense matter in the interior of these compact objects and the matter moving around them are in extreme physical conditions, unreproducible in terrestrial laboratories. In this Thesis, we follow four different interconnected ways to approach these extreme objects. First, we explore the mathematical structure of neutron stars, building solutions parametrised solely by the central density, what are very appropriate to study the structural behaviour of these stars in different situations. Then, we adopted a novel approach, the information theory, to infer a hierarchy of equations of state, showing that quark stars would be, by its configuration, favoured by Nature. Studying the X-ray emission arising from the low-mass binary system 4U 1608-52, which contains a neutron star, we limit the physical size of the emitting source, showing that it should not be far from the surface of the compact star. For this, we employed a technique to calculate the time lags never used before. Finally, we show that it is possible to obtain restrictions on the strange quark mass and the energy gap of the CFL directly from observations. We conclude this Thesis with the statement that the strange quark matter is, structurally and energetically favoured by Nature, though there is an entropic barrier to be overcame and a minimum central density to be reached just after the collapse of the progenitor star. If this barrier is actually overcame in Nature, only refined observations will tell. / Mesmo depois de 80 anos de pesquisas intensas, a composição das estrelas de nêutrons permanece desconhecida, uma vez que tanto a matéria densa do interior desses objetos compactos quanto a matéria se movendo em torno deles encontram-se em condições físicas extremas, irreprodutíveis em laboratórios terrestres. Nessa Tese, seguimos quatro diferentes caminhos interconectados para abordar esses objetos extremos. Primeiramente, exploramos a estrutura matemática das estrelas de nêutrons, construindo soluções parametrizadas unicamente pela densidade central, apropriadas para estudar o comportamento estrutural dessas estrelas em diversas situações. Em seguida, adotamos uma abordagem nova, a teoria da informação, para inferir uma hierarquia de equações de estado, mostrando que as estrelas de quarks seriam, por sua conformação, favorecidas na Natureza. Estudando a emissão em raios-X advinda do sistema binário de baixa massa 4U 1608--52, que contém uma estrela de nêutrons, limitamos o tamanho físico da fonte emissora, mostrando que não deve estar longe da superfície da estrela compacta. Para isso, empregamos uma técnica inédita no cálculo dos \"time lags\". Por fim, mostramos que é possível obter restrições à massa do quark estranho e ao \"gap\" de energia da CFL diretamente das observações. Concluímos essa Tese com a afirmação de que a matéria estranha é, estrutural e energeticamente, favorecida pela Natureza, muito embora exista uma barreira entrópica a ser superada e uma densidade central mínima a ser atingida logo após o colapso da estrela progenitora. Se essa barreira foi superada na Natureza, apenas observações futuras mais refinadas dirão.

The main objective of the thesis is to study the properties of the Galactic population of radio-quiet and thermally emitting isolated neutron stars (INSs). This is done by studying further the existing neutron star sample of nearby seven sources, known as the Magnificent Seven (M7), as well as by searching for new candidates and constraining possible populations. During the thesis, we investigated the proper motions of three of the faintest M7 in X-rays with the satellite Chandra. This work allowed us to constrain the neutron star displacement in two cases as well as to accurately determine the high proper motion of a third source, for the first time in X-rays with a significance approaching 10 standard deviations (Motch, Pires, Haberl, & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope, & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). The search of new INS candidates in the serendipitous catalogue of the XMM-Newton Observatory, with more than 120,000 X-ray sources, had as well the aim to constrain the spatial density of thermally emitting sources located beyond the solar vicinity. This work allowed the long awaited discovery of a new thermally emitting INS with properties similar to those of the seven nearby sources discovered by ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Moreover, deep optical observations with SOAR and the ESO-VLT have been obtained during the thesis work in order to optically identify a handful of INS candidates that have been selected among more than 72,000 sources (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finally, population synthesis of Galactic thermally emitting INSs allows constraining the global properties of this population based on the whole sample of XMM-Newton observations. By estimating the density of similar sources at more remote distances in the Milky Way, the final objective is to determine whether the spatial density derived from the group of seven nearby sources is a local anomaly caused by the Suns current location near regions of active stellar formation of the Gould Belt. / O objetivo da tese é estudar as propriedades da população Galáctica de estrelas de nêutrons isoladas com emissão térmica em raios X mas silenciosas em rádio. Isto é feito iinvestigando-se a amostra existente de sete fontes próximas, conhecidas como Magnificent Seven (M7), assim como através da procura por novos candidatos e restringindo possíveis cenários e populações. Durante a tese, nós investigamos os movimentos próprios de três das mais fracas fontes em raios X com o satélite Chandra. Este trabalho nos permitiu restringir o deslocamento da estrela de nêutrons em dois casos assim como medir com grande precisão o alto valor de movimento próprio de uma terceira fonte, pela primeira vez em raios X com uma precisão alcançando 10 desvios-padrão (Motch, Pires, Haberl & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). A procura por novos candidatos a estrelas de nêutrons isoladas no catálogo de fontes do satélite XMM-Newton, com mais de 120.000 fontes de raios X, teve igualmente como objetivo restringir a densidade espacial de fontes com emissão térmica situadas além da vizinhança solar. Este trabalho levou à aguardada descoberta de uma nova estrela de nêutrons isolada em processo de resfriamento, a qual exibe propriedades similares às sete fontes descobertas pelo ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Mais ainda, observações óticas profundas com os telescópios SOAR e ESO-VLT foram obtidas durante a tese de maneira a identificar no óptico a amostra mais brilhante de candidatos a estrelas de nêutrons, os quais foram selecionados entre mais de 72.000 fontes (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finalmente, a síntese de população de estrelas de nêutrons isoladas Galácticas permite restringir as propriedades globais da população com base na amostra total de observações em raios X realizadas com o satélite XMM-Newton. Estimando-se a densidade de fontes similares a maiores distâncias na Via Láctea, o objetivo final é determinar se a densidade espacial derivada do grupo de sete estrelas próximas corresponde a uma anomalia local causada pela proximidade do Sol em relação a regiões de ativa formação estelar do Cinturão de Gould.