A principal contribuição para a exposição externa aos seres humanos provem da radioatividade natural presente em solos, principalmente do 40K e das séries do 238U e 232Th. No presente trabalho foram determinadas as concentrações de atividade de 226Ra (série do 238U) , 232Th e 40K em amostras superficiais de areia coletadas mensalmente em 11 locais ao longo da Praia de Camburi durante o ano de 2011, selecionados para cobrir toda a extensão da praia. As amostras seladas foram medidas por espectrometria gama, após um tempo de espera de aproximadamente 30 dias, para que fosse atingido o equilíbrio radioativo nas séries do 238U e 232Th. A concentração de atividade do 226Ra foi determinada pela média ponderada das concentrações do 214Pb e do 214Bi, a concentração de atividade do 232Th pela média ponderada das concentrações do 212Pb, do 212Bi e do 228Ac. A atividade do 40K foi determinada pela sua única transição gama de 1460,8 keV. Para todas as amostras, as concentrações foram corrigidas pelos fatores de autoatenuação gama. A partir destas concentrações foram avaliados os índices radiológicos, atividade equivalente em rádio (Raeq), índice de concentração de atividade (Iγ), índice de risco à exposição gama externo (Hext), índice de risco à exposição gama interno (Hint), taxa de dose gama absorvida no ar (D) em nGy.h-1 e dose efetiva anual (E) em mSv.a-1. No local estudado foi realizada uma avaliação da correlação das concentrações de atividade de 226Ra, 232Th e 40K com os fatores geológicos, geográficos, climatológicos (precipitação pluviométrica e temperatura) e oceanográficos (variação da altura das marés). Devido à presença forte de monazita, a concentração de 232Th é mais elevada do que a concentração de 226Ra e 40K. As concentrações de atividade encontradas variaram de 4 Bq.kg-1 a 1380 Bq.kg-1 para o 226Ra, de 9 Bq.kg-1 a 7453 Bq.kg-1 para o 232Th e de 6 Bq.kg-1 a 504 Bq.kg-1 para o 40K. A variação encontrada para o Raeq foi de 20 Bq.kg-1 a 12077 Bq.kg-1 , para o Iγ foi de 0,07 a 42,08, para o Hext foi de 0,05 a 32,61, para o Hint foi de 0,06 a 36,34 e para a taxa de dose absorvida no ar foi de 9 nGy.h-1 a 5160 nGy.h-1. As baixas concentrações de atividade de 226Ra,232Th e 40K em todos os pontos no mês de abril estão possivelmente relacionadas aos valores máximos da variação da altura das marés e da precipitação pluviométrica. A temperatura média de Vitória durante o ano de 2011 não interfere diretamente nas variações observadas nas concentrações de atividade de 226Ra,232Th e 40K das areias. Foi realizada uma avaliação da dose efetiva anual para um indivíduo do público que frequenta a Praia de Camburi durante 8 horas diárias em 1 mês, em janeiro ou em julho, e todas as doses encontradas estão abaixo do limite de 1 mSv.a-1, recomendado pela ICRP 60 para público em geral. / The main contribution to the external exposure to humans comes from gamma emitting radionuclides in soils, especially the 40K and 238U and 232Th series. In this work, the activity concentrations of 226Ra (238U serie), 232Th and 40K in surface sand monthly collected at 11 sites along the Camburi beach during the year 2011, selected to cover the entire length of the beach, were determined. The samples were hermetically sealed and measured by high resolution gamma spectrometry, after a resting time of approximately 30 days, in order to attain the radioactive equilibrium in the 238U and 232Th series. The activity concentration of 226Ra was determined by the weighted average concentrations of 214Pb and 214Bi, the activity concentration of 232Th by the weighted average concentrations of 212Pb, 212Bi and 228Ac. The activity of 40K was determined by its single transition of 1460,8 keV. For all samples the concentrations were corrected by self attenuation factors. From these concentrations, radiological indices like radium equivalent activity (Raeq), activity concentration index (Iγ), external exposure risk index (Hext), internal exposure risk index (Hint), absorbed gamma dose rate in air (D) in nGy.h-1 and annual effective dose (E) in mSv.y-1 were evaluated. In the studied area it was realized an assessment of the correlation of the activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K with the geological, geographical, climatological (rainfall and temperature) and oceanographic (tidal height variation) factors. Due to the strong presence of monazite, the concentration of 232Th is higher than the concentration of 226Ra and 40K. The activity concentrations found ranged from 4 Bq.kg-1 to 1380 Bq.kg-1 for 226Ra, from 9 Bq.kg-1 to 7453 Bq.kg-1 for 232Th and 6 Bq.kg-1 to 504 Bq.kg-1 for 40K. The variation of Raeq from 20 Bq.kg-1 to 12077 Bq.kg-1, of Iγ from 0,07 to 42,08, of Hext from 0,05 to 32,61, of Hint from 0,06 to 36,34 and of absorbed gamma dose rate in air from 9 nGy.h-1 to 5160 nGy.h-1. The low activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K in all points in April , are possibly related to the maxima of the variation of the height of the tides and rainfall. The average temperature of Vitória during the year 2011 does not directly interfere in the observed variations in the activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K sands. The assessment of the annual effective dose to an individual from the public who attends the Camburi Beach throughout 8 hours per day in a month, in January or July, showed that all values are below the limit of 1 mSv.y-1 , recommended by the ICRP 60 for the general public.

O fosfogesso (FG), um subproduto da indústria de fosfato, é classificado como Material Radioativo de Ocorrência Natural Tecnologicamente Aumentado (TENORM) ou como um resíduo NORM. Ele é obtido durante o ataque da rocha fosfática com ácido sulfúrico para a produção de ácido fosfórico. O FG apresenta em sua composição radionuclídeos das séries de decaimento natural do U e Th: principalmente 226Ra, 228Ra, 232Th, 210Pb e 210Po. Os produtores brasileiros estocam o FG em pilhas secas, o que representa riscos para o meio ambiente. Sendo assim, estudos foram realizados para avaliar meios de sua reutilização. Uma possível solução para este problema é o emprego do FG na agricultura como um condicionador do solo. A entidade reguladora brasileira (CNEN) estabeleceu limites de isenção para o uso de FG na agricultura ou na indústria cimenteira: a concentração de atividade de 226Ra e 228Ra deve ser inferior a 1 Bq g-1. No entanto, para a sua aplicação segura, ainda é necessário assegurar que os radionuclídeos presentes no PG não estarão disponíveis para o ambiente. Este estudo tem como objetivo verificar a disponibilidade de 238U e 232Th em amostras de solos com FG através de percolação com água, por meio do cálculo da fração disponível. Esta fração foi obtida pela relação entre a concentração dos radionuclídeos no lixiviado (pelo emprego de um procedimento radioquímico adaptado, publicado pela Agência Internacional de Energia Atômica - IAEA) sobre a concentração total das amostras (obtida por Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental e espectrometria gama). Os resultados demonstraram que a fração disponível dos radionuclídeos foi em todos os casos inferior a 0,2%. Isto indica que a utilização de fosfogesso como insumo agrícola não contribui para o aumento da disponibilidade de 238U e 232Th na água de lixiviação. / Phosphogypsum (PG), a byproduct of the phosphate industry, is classified as Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material (TENORM) or as a NORM waste. It is obtained during the attack of the phosphate rock with sulphuric acid for the production of phosphoric acid. PG presents in its composition radionuclides of the natural U and Th decay series: mainly 226Ra, 228Ra, 232Th, 210Pb and 210Po. The Brazilian producers stock the PG in dry stacks, posing risks to the surrounding environment. Therefore, several studies were undertaken to evaluate viable ways of its reuse. One possible solution to this problem is to reuse PG in agriculture as a soil conditioner. The Brazilian regulatory body (CNEN) established exemption limits for the use of PG in agriculture or cement industry: the 226Ra and 228Ra activity concentration should be below 1.0 Bq g-1. However, for its safe application, it is still necessary to ensure that the radionuclides present in the PG will not be available to the environment. This study aims to determine the availability of 238U and 232Th in samples of soils amended with PG through percolation with water, by calculating the available fraction. This fraction was obtained by the ratio of the concentration of the radionuclides in the leachate (by a radiochemical procedure based on a publication from International Atomic Energy Agency - IAEA) over the total concentration in the samples (by Instrumental Neutron Activation Analysis and gamma spectrometry). The results demonstrated that the available fraction of the radionuclides were in all cases lower than 0.2%. This indicates that the use of phosphogypsum as agricultural input does not contribute to increase the availability of 238U and 232Th to the leaching water.

A radioatividade natural presente em solos, rochas e materiais de construção, devida ao 40K e às séries radioativas do 232Th e 238U é a principal contribuição à exposição externa aos seres humanos. Neste trabalho, determinou-se as concentrações de atividade de 226Ra (da série do 238U), 232Th e 40K presentes em 50 amostras de tintas látex de cor branca comercializadas no Brasil, especificamente, 15 do tipo econômico, 15 do tipo standard, 20 do tipo premium e em uma amostra de dióxido de titânio. As amostras foram seladas e armazenadas por um período mínimo de 30 dias para se alcançar o equilíbrio radioativo secular nas séries do 238U e do 232Th e medidas pela técnica analítica de espectrometria gama de alta resolução. As concentrações de atividade foram calculadas utilizando-se as médias ponderadas pelas incertezas do 214Pb e 214Bi para o 226Ra e médias ponderadas pelas incertezas do 228Ac, 212Pb e 212Bi para o 232Th. A concentração de atividade do 40K foi determinada pela sua transição única de 1460,8 keV. Fatores de autoatenuação gama foram calculados e utilizados para correção da concentração de atividade das amostras com densidade maior que 1,0 g.cm-3. Os índices radiológicos equivalente em rádio (Raeq), índice de concentração de atividade (Iγ), índice de risco à exposição gama interna (Hin), o índice de risco à exposição gama externa (Hex) e a taxa de dose (D) e dose efetiva anual (Def) foram calculados a partir das concentrações de atividade do 226Ra, 232Th e 40K. As concentrações de atividade de 226Ra das tintas variaram entre valores abaixo da atividade mínima detectável e 38,7 Bq.kg-1, as de 232Th variaram entre valores abaixo da atividade mínima detectável e 101,2 Bq.kg-1 e as de 40K variaram entre valores abaixo da atividade mínima detectável e 256 Bq.kg-1. O Raeq variou entre 1,41 Bq.kg-1 e 203 Bq.kg-1, o Iγ variou entre 0,0047 e 0,720, o Hin variou entre 0,0076 e 0,653 e o Hex variou entre 0,0038 e 0,549. A taxa de dose variou de 0,170 nGy.h-1 a 21,3 nGy.h-1 e a dose efetiva anual variou entre 0,83 μSv.a-1 e 104,2 μSv.a-1. Estes resultados mostram que as concentrações de atividades das tintas utilizadas neste estudo estão abaixo dos limites recomendados por Hassan et al. para Raeq (370 Bq.kg-1), pela Comissão Européia para o Iγ (limite de 2 para materiais superficiais) e pela Organização para Cooperação Econômica e Desenvolvimento para Hin e para Hex (ambos com limite de 1), para todas as 50 amostras estudadas, mostrando assim a segurança destas tintas com relação a proteção radiológica. / Natural radioactivity in soils, rocks and construction materials, due to 40K and the natural series of 232Th and 238U, is the main contribution to external exposure in mankind. In this work, activity concentrations of 226Ra (238U serie), 232Th and 40K were determined for 50 white latex wall paints samples, commercialized in Brazil, namely 15 Economic quality samples, 15 Standard quality samples and 20 Premium quality samples and for a single titanium dioxide sample. The samples were tightly sealed and stored for a minimum period of 30 days, to reach the radioactive secular equilibrium from 238U and 232Th series, then measured by high resolution gamma ray spectrometry. The activity concentration was determined using the weighted average concentrations of 214Pb and 214Bi for 226Ra and 228Ac, 212Pb and 212Bi for 232Th. The 40K activity concentration was determined by its single transition of 1460.8 keV. Self attenuation correction factors of the samples whose densities are higher than 1.0 g.cm-3, were determined and used to make the necessary corrections. The radiological indices radium equivalent activity (Raeq), activity concentration index (Iγ), internal exposure risk index (Hin) and external exposure risk index (Hex) and also the absorbed dose rate (D) and annual effective dose (Def) were calculated from the activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K. The activity concentration values for 226Ra ranged from under the minimum detectable activity to 38.7 Bq.kg-1, for 232Th from under the minimum detectable activity to 101.2 Bq.kg-1 and for 40K from under the minimum detectable activity to 256 Bq.kg-1. Raeq ranged from 1.41 Bq.kg-1 to 203 Bq.kg-1, Iγ ranged from 0.0047 to 0.720, Hin from 0.0076 to 0.653 and Hex from 0.0038 to 0.549. The absorbed dose rate ranged from 0.170 nGy.h-1 and 21.3 nGy.h-1 and the annual effective dose ranged from 0.83 μSv and 104.2 μSv. The results show that the activity concentrations of the wall paints studied in this work are below the recommended limits by Hassan et al. for Raeq (370 Bq.kg-1), by European Commission for Iγ (limit of 2 for superficial materials) and by the Organisation for Economic Co-operation and Development for Hin and Hex (both with limit of 1), for all the 50 samples, assuring the safety of these wall paints with respect to radiological protection.

A fototerapia é um procedimento estabelecido há mais de 50 anos no tratamento da icterícia em recém-nascidos. No entanto ainda não há um método padronizado de quantificação da dose fototerápica nos estudos clínicos publicados, dificultando a comparação de estudos prévios sobre a eficácia da fototerapia, bem como o estabelecimento de doses seguras e previsíveis. A dose fototerápica depende, dentre outros fatores, da irradiância média útil entregue pelas unidades fototerápicas. Mas não há procedimentos padronizados tanto na quantificação da irradiância útil ao tratamento, quanto na estimação da irradiância média útil em fontes fototerápicas. Por isso, têm sido relatadas grandes variações nas medições de uma mesma fonte usando os radiômetros disponíveis no mercado, como conseqüência da vasta diversidade de responsividades espectrais dos instrumentos. Um objetivo deste trabalho foi adaptar e aplicar os princípios da radiometria ultravioleta de banda larga na quantificação da irradiância disponível em fontes fototerápicas, estabelecendo procedimentos que permitem comparar irradiâncias medidas em diversas fontes, usando radiômetros com diferentes responsividades espectrais. Outro objetivo foi caracterizar amostras de fontes comumente usadas atualmente, focando o problema da estimação da irradiância média útil em unidades de fototerapia, propondo um método de estimação da irradiância média útil em fontes com foco dirigido. Os resultados experimentais obtidos nos permitem concluir que não somente é necessário padronizar a radiometria fototerápica, como também o método de estimação da irradiância média útil. / Phototherapy is a procedure established more than 50 years ago in the treatment of the newborn jaundice. However there is no a standard method to quantify the phototherapeutic dose in published clinical studies, hindering the comparison of previous studies on phototherapeutic effectiveness, as well as the establishment of safe and predictable doses. The phototherapeutic dose depends, among other factors, on the effective mean irradiance produced by the phototherapeutic unit. There are no standard procedures, however, neither to quantify the effective irradiance, nor to estimate the mean effective irradiance. As a consequence, large measurement variations in a same phototherapeutic unit are observed using different commercially available radiometers, as a consequence of the vast diversity of spectral responsivities of the instruments. An objective of this work was to adapt and to apply the bases of the wideband ultraviolet radiometry to quantify the available irradiance from phototherapeutic units, establishing procedures that allow us to compare measured irradiances from different sources, using radiometers presenting different spectral responsivities. Another objective was to characterize samples of phototherapeutic units commonly used, focusing the problem of the estimation of the effective mean irradiance from phototherapeutic units, proposing a method to estimate of the effective irradiance from focused sources. The experimental results allow us to conclude that it is not only necessary to standardize the phototherapeutic radiometry, but also the method of estimation of the effective mean irradiance.

A principal contribuição para a exposição externa aos seres humanos provem da radioatividade natural presente em solos, principalmente do 40K e das séries do 238U e 232Th. No presente trabalho foram determinadas as concentrações de atividade de 226Ra (série do 238U) , 232Th e 40K em amostras superficiais de areia coletadas mensalmente em 11 locais ao longo da Praia de Camburi durante o ano de 2011, selecionados para cobrir toda a extensão da praia. As amostras seladas foram medidas por espectrometria gama, após um tempo de espera de aproximadamente 30 dias, para que fosse atingido o equilíbrio radioativo nas séries do 238U e 232Th. A concentração de atividade do 226Ra foi determinada pela média ponderada das concentrações do 214Pb e do 214Bi, a concentração de atividade do 232Th pela média ponderada das concentrações do 212Pb, do 212Bi e do 228Ac. A atividade do 40K foi determinada pela sua única transição gama de 1460,8 keV. Para todas as amostras, as concentrações foram corrigidas pelos fatores de autoatenuação gama. A partir destas concentrações foram avaliados os índices radiológicos, atividade equivalente em rádio (Raeq), índice de concentração de atividade (Iγ), índice de risco à exposição gama externo (Hext), índice de risco à exposição gama interno (Hint), taxa de dose gama absorvida no ar (D) em nGy.h-1 e dose efetiva anual (E) em mSv.a-1. No local estudado foi realizada uma avaliação da correlação das concentrações de atividade de 226Ra, 232Th e 40K com os fatores geológicos, geográficos, climatológicos (precipitação pluviométrica e temperatura) e oceanográficos (variação da altura das marés). Devido à presença forte de monazita, a concentração de 232Th é mais elevada do que a concentração de 226Ra e 40K. As concentrações de atividade encontradas variaram de 4 Bq.kg-1 a 1380 Bq.kg-1 para o 226Ra, de 9 Bq.kg-1 a 7453 Bq.kg-1 para o 232Th e de 6 Bq.kg-1 a 504 Bq.kg-1 para o 40K. A variação encontrada para o Raeq foi de 20 Bq.kg-1 a 12077 Bq.kg-1 , para o Iγ foi de 0,07 a 42,08, para o Hext foi de 0,05 a 32,61, para o Hint foi de 0,06 a 36,34 e para a taxa de dose absorvida no ar foi de 9 nGy.h-1 a 5160 nGy.h-1. As baixas concentrações de atividade de 226Ra,232Th e 40K em todos os pontos no mês de abril estão possivelmente relacionadas aos valores máximos da variação da altura das marés e da precipitação pluviométrica. A temperatura média de Vitória durante o ano de 2011 não interfere diretamente nas variações observadas nas concentrações de atividade de 226Ra,232Th e 40K das areias. Foi realizada uma avaliação da dose efetiva anual para um indivíduo do público que frequenta a Praia de Camburi durante 8 horas diárias em 1 mês, em janeiro ou em julho, e todas as doses encontradas estão abaixo do limite de 1 mSv.a-1, recomendado pela ICRP 60 para público em geral. / The main contribution to the external exposure to humans comes from gamma emitting radionuclides in soils, especially the 40K and 238U and 232Th series. In this work, the activity concentrations of 226Ra (238U serie), 232Th and 40K in surface sand monthly collected at 11 sites along the Camburi beach during the year 2011, selected to cover the entire length of the beach, were determined. The samples were hermetically sealed and measured by high resolution gamma spectrometry, after a resting time of approximately 30 days, in order to attain the radioactive equilibrium in the 238U and 232Th series. The activity concentration of 226Ra was determined by the weighted average concentrations of 214Pb and 214Bi, the activity concentration of 232Th by the weighted average concentrations of 212Pb, 212Bi and 228Ac. The activity of 40K was determined by its single transition of 1460,8 keV. For all samples the concentrations were corrected by self attenuation factors. From these concentrations, radiological indices like radium equivalent activity (Raeq), activity concentration index (Iγ), external exposure risk index (Hext), internal exposure risk index (Hint), absorbed gamma dose rate in air (D) in nGy.h-1 and annual effective dose (E) in mSv.y-1 were evaluated. In the studied area it was realized an assessment of the correlation of the activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K with the geological, geographical, climatological (rainfall and temperature) and oceanographic (tidal height variation) factors. Due to the strong presence of monazite, the concentration of 232Th is higher than the concentration of 226Ra and 40K. The activity concentrations found ranged from 4 Bq.kg-1 to 1380 Bq.kg-1 for 226Ra, from 9 Bq.kg-1 to 7453 Bq.kg-1 for 232Th and 6 Bq.kg-1 to 504 Bq.kg-1 for 40K. The variation of Raeq from 20 Bq.kg-1 to 12077 Bq.kg-1, of Iγ from 0,07 to 42,08, of Hext from 0,05 to 32,61, of Hint from 0,06 to 36,34 and of absorbed gamma dose rate in air from 9 nGy.h-1 to 5160 nGy.h-1. The low activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K in all points in April , are possibly related to the maxima of the variation of the height of the tides and rainfall. The average temperature of Vitória during the year 2011 does not directly interfere in the observed variations in the activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K sands. The assessment of the annual effective dose to an individual from the public who attends the Camburi Beach throughout 8 hours per day in a month, in January or July, showed that all values are below the limit of 1 mSv.y-1 , recommended by the ICRP 60 for the general public.

O fosfogesso (FG), um subproduto da indústria de fosfato, é classificado como Material Radioativo de Ocorrência Natural Tecnologicamente Aumentado (TENORM) ou como um resíduo NORM. Ele é obtido durante o ataque da rocha fosfática com ácido sulfúrico para a produção de ácido fosfórico. O FG apresenta em sua composição radionuclídeos das séries de decaimento natural do U e Th: principalmente 226Ra, 228Ra, 232Th, 210Pb e 210Po. Os produtores brasileiros estocam o FG em pilhas secas, o que representa riscos para o meio ambiente. Sendo assim, estudos foram realizados para avaliar meios de sua reutilização. Uma possível solução para este problema é o emprego do FG na agricultura como um condicionador do solo. A entidade reguladora brasileira (CNEN) estabeleceu limites de isenção para o uso de FG na agricultura ou na indústria cimenteira: a concentração de atividade de 226Ra e 228Ra deve ser inferior a 1 Bq g-1. No entanto, para a sua aplicação segura, ainda é necessário assegurar que os radionuclídeos presentes no PG não estarão disponíveis para o ambiente. Este estudo tem como objetivo verificar a disponibilidade de 238U e 232Th em amostras de solos com FG através de percolação com água, por meio do cálculo da fração disponível. Esta fração foi obtida pela relação entre a concentração dos radionuclídeos no lixiviado (pelo emprego de um procedimento radioquímico adaptado, publicado pela Agência Internacional de Energia Atômica - IAEA) sobre a concentração total das amostras (obtida por Análise por Ativação com Nêutrons Instrumental e espectrometria gama). Os resultados demonstraram que a fração disponível dos radionuclídeos foi em todos os casos inferior a 0,2%. Isto indica que a utilização de fosfogesso como insumo agrícola não contribui para o aumento da disponibilidade de 238U e 232Th na água de lixiviação. / Phosphogypsum (PG), a byproduct of the phosphate industry, is classified as Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material (TENORM) or as a NORM waste. It is obtained during the attack of the phosphate rock with sulphuric acid for the production of phosphoric acid. PG presents in its composition radionuclides of the natural U and Th decay series: mainly 226Ra, 228Ra, 232Th, 210Pb and 210Po. The Brazilian producers stock the PG in dry stacks, posing risks to the surrounding environment. Therefore, several studies were undertaken to evaluate viable ways of its reuse. One possible solution to this problem is to reuse PG in agriculture as a soil conditioner. The Brazilian regulatory body (CNEN) established exemption limits for the use of PG in agriculture or cement industry: the 226Ra and 228Ra activity concentration should be below 1.0 Bq g-1. However, for its safe application, it is still necessary to ensure that the radionuclides present in the PG will not be available to the environment. This study aims to determine the availability of 238U and 232Th in samples of soils amended with PG through percolation with water, by calculating the available fraction. This fraction was obtained by the ratio of the concentration of the radionuclides in the leachate (by a radiochemical procedure based on a publication from International Atomic Energy Agency - IAEA) over the total concentration in the samples (by Instrumental Neutron Activation Analysis and gamma spectrometry). The results demonstrated that the available fraction of the radionuclides were in all cases lower than 0.2%. This indicates that the use of phosphogypsum as agricultural input does not contribute to increase the availability of 238U and 232Th to the leaching water.

A radioatividade natural presente em solos, rochas e materiais de construção, devida ao 40K e às séries radioativas do 232Th e 238U é a principal contribuição à exposição externa aos seres humanos. Neste trabalho, determinou-se as concentrações de atividade de 226Ra (da série do 238U), 232Th e 40K presentes em 50 amostras de tintas látex de cor branca comercializadas no Brasil, especificamente, 15 do tipo econômico, 15 do tipo standard, 20 do tipo premium e em uma amostra de dióxido de titânio. As amostras foram seladas e armazenadas por um período mínimo de 30 dias para se alcançar o equilíbrio radioativo secular nas séries do 238U e do 232Th e medidas pela técnica analítica de espectrometria gama de alta resolução. As concentrações de atividade foram calculadas utilizando-se as médias ponderadas pelas incertezas do 214Pb e 214Bi para o 226Ra e médias ponderadas pelas incertezas do 228Ac, 212Pb e 212Bi para o 232Th. A concentração de atividade do 40K foi determinada pela sua transição única de 1460,8 keV. Fatores de autoatenuação gama foram calculados e utilizados para correção da concentração de atividade das amostras com densidade maior que 1,0 g.cm-3. Os índices radiológicos equivalente em rádio (Raeq), índice de concentração de atividade (Iγ), índice de risco à exposição gama interna (Hin), o índice de risco à exposição gama externa (Hex) e a taxa de dose (D) e dose efetiva anual (Def) foram calculados a partir das concentrações de atividade do 226Ra, 232Th e 40K. As concentrações de atividade de 226Ra das tintas variaram entre valores abaixo da atividade mínima detectável e 38,7 Bq.kg-1, as de 232Th variaram entre valores abaixo da atividade mínima detectável e 101,2 Bq.kg-1 e as de 40K variaram entre valores abaixo da atividade mínima detectável e 256 Bq.kg-1. O Raeq variou entre 1,41 Bq.kg-1 e 203 Bq.kg-1, o Iγ variou entre 0,0047 e 0,720, o Hin variou entre 0,0076 e 0,653 e o Hex variou entre 0,0038 e 0,549. A taxa de dose variou de 0,170 nGy.h-1 a 21,3 nGy.h-1 e a dose efetiva anual variou entre 0,83 μSv.a-1 e 104,2 μSv.a-1. Estes resultados mostram que as concentrações de atividades das tintas utilizadas neste estudo estão abaixo dos limites recomendados por Hassan et al. para Raeq (370 Bq.kg-1), pela Comissão Européia para o Iγ (limite de 2 para materiais superficiais) e pela Organização para Cooperação Econômica e Desenvolvimento para Hin e para Hex (ambos com limite de 1), para todas as 50 amostras estudadas, mostrando assim a segurança destas tintas com relação a proteção radiológica. / Natural radioactivity in soils, rocks and construction materials, due to 40K and the natural series of 232Th and 238U, is the main contribution to external exposure in mankind. In this work, activity concentrations of 226Ra (238U serie), 232Th and 40K were determined for 50 white latex wall paints samples, commercialized in Brazil, namely 15 Economic quality samples, 15 Standard quality samples and 20 Premium quality samples and for a single titanium dioxide sample. The samples were tightly sealed and stored for a minimum period of 30 days, to reach the radioactive secular equilibrium from 238U and 232Th series, then measured by high resolution gamma ray spectrometry. The activity concentration was determined using the weighted average concentrations of 214Pb and 214Bi for 226Ra and 228Ac, 212Pb and 212Bi for 232Th. The 40K activity concentration was determined by its single transition of 1460.8 keV. Self attenuation correction factors of the samples whose densities are higher than 1.0 g.cm-3, were determined and used to make the necessary corrections. The radiological indices radium equivalent activity (Raeq), activity concentration index (Iγ), internal exposure risk index (Hin) and external exposure risk index (Hex) and also the absorbed dose rate (D) and annual effective dose (Def) were calculated from the activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K. The activity concentration values for 226Ra ranged from under the minimum detectable activity to 38.7 Bq.kg-1, for 232Th from under the minimum detectable activity to 101.2 Bq.kg-1 and for 40K from under the minimum detectable activity to 256 Bq.kg-1. Raeq ranged from 1.41 Bq.kg-1 to 203 Bq.kg-1, Iγ ranged from 0.0047 to 0.720, Hin from 0.0076 to 0.653 and Hex from 0.0038 to 0.549. The absorbed dose rate ranged from 0.170 nGy.h-1 and 21.3 nGy.h-1 and the annual effective dose ranged from 0.83 μSv and 104.2 μSv. The results show that the activity concentrations of the wall paints studied in this work are below the recommended limits by Hassan et al. for Raeq (370 Bq.kg-1), by European Commission for Iγ (limit of 2 for superficial materials) and by the Organisation for Economic Co-operation and Development for Hin and Hex (both with limit of 1), for all the 50 samples, assuring the safety of these wall paints with respect to radiological protection.

Electron paramagnetic resonance (EPR) dosimetry using the well established dosimeter material alanine is a generally accepted dosimetric method for measurements of high absorbed doses. Alanine EPR dosimetry is however not sensitive enough for high precision measurements of low (< 5 Gy) absorbed doses using reasonably measurement times and small dosimeters. It has therefore not been possible to fully exploit the benefits of EPR dosimetry for applications in radiation therapy. The aim of this thesis was to show that sensitive EPR dosimetry is a competitive method for applications in radiation therapy fulfilling the requirements of measurement precision. Our strategy for reaching this goal was to search for new, more sensitive, EPR dosimeter materials fulfilling the criteria of being tissue equivalent, having a high radical yield and having a narrow EPR spectrum suitable for dosimetry. The best materials were found among formates and dithionates. Doping with small amounts of metal ions and recrystallisation in D2O were tested to further increase the sensitivity. Four promising candidate materials were tested regarding radical stability and dose response and among them lithium formate was chosen for dosimetry in radiation therapy applications. A high precision EPR dosimetry method was developed using lithium formate. The method included the development of a production method for EPR dosimeters with very homogenous shape, mass and composition. A read-out process was developed with maximal measurement precision for reasonably short measurement times. The method also included a dosimeter quality control before actual dose measurements. Measurement accuracy was controlled for every new dosimeter batch. This high precision lithium formate EPR dosimetry method was evaluated for pretreatment verifications of intensity modulated radiation therapy (IMRT) treatment plans. The precision and accuracy was shown to be sufficient (< 5 %) for measurements of doses above 1.5 Gy using one single dosimeter and a measurement time of 15 minutes. The described evaluation is therefore a demonstration of the improved precision at low dose determinations that is available with our sensitive EPR dosimeter materials. While the EPR signal intensity is proportional to absorbed dose, the signal shape is in some cases dependent on the radiation quality. A new method is presented for simultaneous measurements of beam LET (linear energy transfer) and absorbed dose in heavy charged particle beams using potassium dithionate EPR dosimetry. The study shows that when irradiating a dosimeter with 35 MeV carbon ions, the ratio of the signal amplitudes from two radicals in potassium dithionate vary along the track indicating a dependence on linear energy transfer, LET. Potassium dithionate may therefore be a promising EPR dosimeter material for simultaneous measurements of absorbed dose and LET in heavy charged particle radiation fields.

In frequency-domain photothermal radiometry (FD-PTR) a low-power intensity-modulated optical excitation generates thermal-wave field inside the sample and the subsequent infrared radiation from the sample is analyzed to detect material’s inhomogeneities. The non-contact nature of FD-PTR makes it very suitable for non-destructive evaluation of broad range of materials. Moreover, the methodology is based on intrinsic contrast of light absorption which can be used as a diagnostic tool for inspection of malignancy in biological tissues. Nevertheless, the bottom line is that the physics of heat diffusion allows for a highly damped and dispersive propagation of thermal-waves. As a result, the current FD-PTR modalities suffer from limited inspection depth and poor axial/depth resolution. The main objective of this thesis is to show that using alternative types of modulation schemes (such as linear frequency modulation and binary phase coding) and radar matched filter signal processing, one can obtain localized responses from inherently diffuse thermal wave fields. In this thesis, the photothermal responses of turbid, transparent, and opaque media to linear frequency modulated and binary phase coded excitations are analytically derived. Theoretical simulations suggest that matched-filtering in diffusion-wave field acts as constructive interferometry, localizing the energy of the long-duty excitation under a narrow peak and allowing one to construct depth resolved images. The developed technique is the diffusion equivalent of optical coherence tomography and is named thermal coherence tomography. It was found that the narrow-band binary phase coded matched filtering yields optimal depth resolution, while the broad-band linear frequency modulation can be used to quantify material properties through the multi-parameter fitting of the experimental data to the developed theory. Thermophotonic detection of early dental caries is discussed in detail as a potential diagnostic application of the proposed methodologies. The performance of the diagnostic system is verified through a controlled demineralization protocol as well as in teeth with natural caries.

Detection modalities that can evaluate the early stages of dental caries are indispensable. The purpose of this thesis is to evaluate the efficacy of photothermal radiometry and modulated luminescence (PTR-LUM) to non-destructively detect and quantify simulated enamel caries. Two experiments were performed based on the PTR-LUM detection mode: back-propagation or transmission-mode. Artificial demineralized lesions were created in human molars and a subset was further exposed to an artificial remineralizing solution. PTR-LUM frequency scans were performed periodically during de/re-mineralization treatments. PTR data was fitted to a theoretical model based on optical and thermal fluxes in enamel to extract opto-thermophysical parameters. Lesion validation was performed using transverse microradiography (TMR). Optical and thermal properties changed with the development and repair of the caries lesions while theory-derived thicknesses paralleled those determined microradiographically. These trends coupled with the uniqueness-of-fit of the generated parameters illustrate the efficacy of PTR- LUM to non-destructively detect and quantify de/re-mineralized lesions.