O trabalho experimental aqui apresentado tem como foco o desenvolvimento de um laser de estado sólido cujo desempenho foi otimizado de tal forma que contemple alta potência, alta qualidade de feixe e estabilidade, levando-se em conta os efeitos térmicos sofridos pelo meio ativo em regime de alta potência de bombeamento. Foram testadas cavidades para operação contínua em multimodo com alta potência de saída e cavidades operando em modo único TEM00. Para cavidades operando no modo fundamental, os ressonadores testados serão divididos em grupos de acordo com o seu comportamento no diagrama de estabilidade. A otimização de tais ressonadores foi realizada apenas alterando-se o raio de curvatura dos espelhos de entrada e saída e suas respectivas distâncias ao plano principal do bastão de Nd:YAG. Como resultado foi alcançada a maior eficiência de extração reportada na literatura para um ou dois módulos de Nd:YAG intracavidade. Os resultados dão uma visão geral sobre possíveis projetos de ressonadores para operação dinamicamente estável, com alta potência de saída e qualidade de feixe. Os dados obtidos servem como base para o desenvolvimento de novos lasers de alta potência e eficiência baseados em módulos DPSSL (Diode-Pumped Solid-State Lasers- Lasers de Estado Sólido Bombeados por Diodo) de baixo custo. / The experimental work presented here focuses on the development of a solid-state laser whose performance has been optimized for high power output, high beam quality, and high stability, taking into account the thermal effects experienced by the gain medium under high pumping power. Cavities for continuous wave (CW) operation in multimode with high output power and cavities operating in single mode TEM00 were tested. The resonators will be divided in groups according to their stability diagram. The optimization of such resonators was performed only by changing the curvature radius of the mirrors and their distances to the principal plane of the Nd:YAG rod. As a result was achieved the highest extraction efficiency reported in the literature for one or two intra cavity Nd:YAG modules. The results give an overview of possible designs of resonators for dynamically stable operation with high output power and beam quality. The data serve as basis for the development of new high-power lasers based on low cost DPSSL modules.

O trabalho experimental aqui apresentado tem como foco o desenvolvimento de um laser de estado sólido cujo desempenho foi otimizado de tal forma que contemple alta potência, alta qualidade de feixe e estabilidade, levando-se em conta os efeitos térmicos sofridos pelo meio ativo em regime de alta potência de bombeamento. Foram testadas cavidades para operação contínua em multimodo com alta potência de saída e cavidades operando em modo único TEM00. Para cavidades operando no modo fundamental, os ressonadores testados serão divididos em grupos de acordo com o seu comportamento no diagrama de estabilidade. A otimização de tais ressonadores foi realizada apenas alterando-se o raio de curvatura dos espelhos de entrada e saída e suas respectivas distâncias ao plano principal do bastão de Nd:YAG. Como resultado foi alcançada a maior eficiência de extração reportada na literatura para um ou dois módulos de Nd:YAG intracavidade. Os resultados dão uma visão geral sobre possíveis projetos de ressonadores para operação dinamicamente estável, com alta potência de saída e qualidade de feixe. Os dados obtidos servem como base para o desenvolvimento de novos lasers de alta potência e eficiência baseados em módulos DPSSL (Diode-Pumped Solid-State Lasers- Lasers de Estado Sólido Bombeados por Diodo) de baixo custo. / The experimental work presented here focuses on the development of a solid-state laser whose performance has been optimized for high power output, high beam quality, and high stability, taking into account the thermal effects experienced by the gain medium under high pumping power. Cavities for continuous wave (CW) operation in multimode with high output power and cavities operating in single mode TEM00 were tested. The resonators will be divided in groups according to their stability diagram. The optimization of such resonators was performed only by changing the curvature radius of the mirrors and their distances to the principal plane of the Nd:YAG rod. As a result was achieved the highest extraction efficiency reported in the literature for one or two intra cavity Nd:YAG modules. The results give an overview of possible designs of resonators for dynamically stable operation with high output power and beam quality. The data serve as basis for the development of new high-power lasers based on low cost DPSSL modules.

The use of a beam quality correction factor,kQ, is needed in dosimetry of radiotherapy beams for correcting differences between chamber responses at the calibration beam quality, Q0 and at the quality beam of the user, Q. The purpose of this study is to determine the beam quality correction factor for the NE2571 ionization chamber widely used in radiotherapy and its dependence with the stopping-power and the chamber perturbation factors. In addition, an investigation of the use of parallel plate chambers for determining surface doses in photon beams is also performed using the EGSrnc Monte Carlo code system. Results obtained with PENELOPE show that simulations with phase-space files appropriately scored can be up to ten times shorter than using a full spectrum in the input-file. Values of kQ, and its components show good agreement with published values in the literature and are provided with typical statistical uncertainties of 0.2%. Values of kQ and absorbed dose to water conversion factors obtained with egs_chamber user code for parallel plate chambers are also provided with maximum statistical uncertainty of 0.7%. Therefore, the results obtained are expected to contribute with improving dosimetry protocols and the quality of life of radiotherapy patients. / O uso de uma fator de correção para a qualidade do feixe, kQ, é necessário em dosimetria de feixes radioterápicos para a correçãoo das diferenças entre a resposta de câmaras de ionização nas qualidades do feixe de calibração, Q0 e do usuário Q. O propósito deste trabalho consiste em determinar o fator de correção da qualidade de feixe para a câmara de ionização NE2571 amplamente utilizada em radioterapia e sua dependência com o stopping-power e os fatores de perturbação da câmara. Além disso, uma investigação do uso de câmaras de placas paralelas para determinar doses na superfície em feixes de fótons é também realizada usando o sistem de códigos em Monte Carlo EGSnrc. Resultados obtidos com o PENELOPE mostram que simulações usando phase-space, podem ser cerca de dez vezes menos longa do que simula ções usando um espectro completo no arquivo de entrada. Valores de kQ e suas componentes mostraram boa concordncia com dados publicados na literatura e são fornecidos com incertezas estatísticas típicas de 0.2%. Valores de kQ e fatores de conversão pra dose absorvida na água obtidos para as câmaras de placas paralelas com o código de usuário egs_chamber são também fornecidos com incerteza estatística máxima de 0.7%. Deste modo, espera-se que os resultados obtidos possam contribuir com o aperfeiçoamento de protocolos de dosimetria e com a qualidade de vida de pacientes radioterpicos.

The use of a beam quality correction factor,kQ, is needed in dosimetry of radiotherapy beams for correcting differences between chamber responses at the calibration beam quality, Q0 and at the quality beam of the user, Q. The purpose of this study is to determine the beam quality correction factor for the NE2571 ionization chamber widely used in radiotherapy and its dependence with the stopping-power and the chamber perturbation factors. In addition, an investigation of the use of parallel plate chambers for determining surface doses in photon beams is also performed using the EGSrnc Monte Carlo code system. Results obtained with PENELOPE show that simulations with phase-space files appropriately scored can be up to ten times shorter than using a full spectrum in the input-file. Values of kQ, and its components show good agreement with published values in the literature and are provided with typical statistical uncertainties of 0.2%. Values of kQ and absorbed dose to water conversion factors obtained with egs_chamber user code for parallel plate chambers are also provided with maximum statistical uncertainty of 0.7%. Therefore, the results obtained are expected to contribute with improving dosimetry protocols and the quality of life of radiotherapy patients. / O uso de uma fator de correção para a qualidade do feixe, kQ, é necessário em dosimetria de feixes radioterápicos para a correçãoo das diferenças entre a resposta de câmaras de ionização nas qualidades do feixe de calibração, Q0 e do usuário Q. O propósito deste trabalho consiste em determinar o fator de correção da qualidade de feixe para a câmara de ionização NE2571 amplamente utilizada em radioterapia e sua dependência com o stopping-power e os fatores de perturbação da câmara. Além disso, uma investigação do uso de câmaras de placas paralelas para determinar doses na superfície em feixes de fótons é também realizada usando o sistem de códigos em Monte Carlo EGSnrc. Resultados obtidos com o PENELOPE mostram que simulações usando phase-space, podem ser cerca de dez vezes menos longa do que simula ções usando um espectro completo no arquivo de entrada. Valores de kQ e suas componentes mostraram boa concordncia com dados publicados na literatura e são fornecidos com incertezas estatísticas típicas de 0.2%. Valores de kQ e fatores de conversão pra dose absorvida na água obtidos para as câmaras de placas paralelas com o código de usuário egs_chamber são também fornecidos com incerteza estatística máxima de 0.7%. Deste modo, espera-se que os resultados obtidos possam contribuir com o aperfeiçoamento de protocolos de dosimetria e com a qualidade de vida de pacientes radioterpicos.