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Título: Produção e caracterização de filmes OSL baseados na fluorita natural brasileira
Título(s) alternativo(s): Production and characterization of OSL films based on brazilian natural fluorite
Autor(es): Oliveira, Pamella Nathielli Almeida de
Orientador(es): Malthez, Anna Luiza Metidieri Cruz
Palavras-chave: Luminescência
Fluoreto de Cálcio
Fluorita
Radiação - Dosimetria
Luminescence
Calcium fluoride
Fluorspar
Radiation dosimetry
Data do documento: 25-Abr-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: OLIVEIRA, Pamella Nathielli Almeida de. Produção e caracterização de filmes OSL baseados na fluorita natural brasileira. 2024. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: Atualmente a técnica de Luminescência Opticamente Estimulada (OSL - Optically Stimulated Luminescence ) é largamente utilizada em dosimetria das radiações. No topo do desenvolvimento dos detectores OSL está a produção de filmes bidimensionais (2D) para mapeamento de doses de radiação. Dentre as vantagens deste tipo de detector está a resolução espacial, possibilidade de reavaliação das doses e reutilização. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de produção de filmes OSL baseados na fluorita natural brasileira composta, quase que exclusivamente, por fluoreto de cálcio (CaF 2 ). Visando as possíveis aplicações dos filmes OSL, envolvendo medidas de doses na faixa de mGy até Gy, produziu-se filmes OSL com diferentes concentrações e granulometria do material sensível à radiação (cristais de CaF 2 ). Em seguida os diferentes filmes produzidos tiveram suas propriedades dosimétricas analisadas e o protocolo para reutilização estabelecido. As leituras foram realizadas em um leitor automatizado Risø TL/OSL. A homogeneidade dos diferentes filmes foi medida avaliando a variação da resposta OSL de amostras de diferentes partes do mesmo filme expostas à mesma dose em momentos diferentes. Já a reprodutibilidade foi avaliada considerando a resposta da mesma amostra quando exposta a mesma dose de radiação. Considerando os coeficientes de variação e os sinais iniciais e totais, uma boa homogeneidade e reprodutibilidade foi obtida para todos os filmes. Vale ressaltar que melhores resultados de homogeneidade foram obtidos quando considerado o sinal inicial e menor granulação (coeficiente de variação de 2,7 e 8,0% para filmes OSL com granulação de 50 ¼m e 200 ¼m, respectivamente). Os detectores de CaF 2 mostraram uma dose-resposta linear (0,5 a 50 mGy), tanto para feixe de fótons de raios X de baixa energia (29 a 110 keV) e feixe de fótons emitidos por uma fonte 60 Co (1225 KeV), bem como para partículas beta proveniente de uma fonte de 90 Sr/ 90 Y (2,7 MeV). O desvanescimento óptico ( fading) foi de 50% ao longo de 3 dias, em seguida o sinal OSL apresentou estabilidade ao longo do período de 1 mês. Estabeleceu-se que os filmes OSL de CaF 2 produzidos podem ser reutilizados após tratamento óptico com LED azul (470 m) com intensidade de 80 mW/cm 2 no leitor Risø TL/OSL (80 mW/cm 2 ) por 30 minutos ou 5 horas quando expostos ao LED azul (lâmpada de 10W) com intensidade resultante de aproximadamente 7 mW/cm 2 na posição da amostra. Considerando as granulações de CaF 2 (50 ¼m e 200 ¼m) na produção dos filmes e as propriedades dosimétricas avaliadas, filmes com menor granulação podem ser utilizados para mapeamento de doses em energias relativamente altas na faixa MeV, como na radioterapia. Enquanto filmes com maior tamanho de grão apresentam maior sensibilidade e podem ser empregados para menores doses e energias (keV), como no diagnóstico por imagem.
Abstract: The Optically Stimulated Luminescence (OSL) technique is widely used in radiation dosimetry. At the forefront of OSL detector development is the production of two-dimensional (2D) ûlms for radiation dose mapping. Among the advantages of this type of detector are spatial resolution, the possibility of dose reassessment, and reusability. This work developed a methodology for producing OSL ûlms based on Brazilian natural üuorite, composed almost exclusively of calcium üuoride (CaF 2 ). Aiming at the possible applications of OSL ûlms with different concentrations and granulometry of the radiation-sensitive material (fluorite crystals) . The different ûlms produced then had their dosimetric properties analyzed, and the protocol for reuse was established. Readings were performed on a Risø TL/OSL automated reader. The homogeneity of the different ûlms was measured by evaluating the variation in the OSL response of samples from different parts of the same ûlm exposed to the same dose at different times. Reproducibility was evaluated by considering the response of the same sample when exposed to the same radiation dose. Considering the coeýcients of variation and the initial and total signals, good homogeneity and reproducibility were obtained for all ûlms. It is worth mentioning that better homogeneity results were obtained when considering the initial signal and smaller grain size (coeýcient of variation of 2.7% and 8.0% for OSL ûlms with grain sizes of 50 μm and 200 μm, respectively). The CaF 2 detectors showed a linear dose-response (0.5 to 50 mGy) for both low-energy X-ray photon beams (29 to 110 keV) and photons emitted by a source by a 60 Co source (1225 KeV), as well as for beta particles from a 90 Sr/ 90 Y source (2.7 MeV). The optical fading decreased by 50% over 3 days, then the OSL signal remained stability over a period of 1 month. It was established that CaF 2 OSL ûlms produced could be reused after optical treatment with blue LED (470 m) with an intensity of 80 mW/cm 2 in the Risø TL/OSL reader (80 mW/cm 2 ) for 30 minutes or 5 hours when exposed to blue LED (10W lamp) with a resulting intensity of approximately 7 mW/cm 2 at the sample position. Considering the grain sizes of CaF 2 (50 μm and 200 μm) in ûlm production and the evaluated dosimetric properties, ûlms with smaller grain sizes can be used for dose mapping in relatively high energies in the MeV range, such as in radiotherapy. In contrast, ûlms with larger grain sizes present greater sensitivity and can be used for lower doses and energies (keV), such as in diagnostic imaging.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34332
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