Abstract: A radioterapia é uma das três principais modalidades utilizadas no tratamento de doenças malignas como o câncer; as outras duas são a quimioterapia e a radiocirurgia. Em contraste com outras especialidades médicas que necessitam principalmente do conhecimento clínico e da experiência de especialistas, a radioterapia, com a utilização da radiação ionizante no tratamento do câncer, depende do investimento pesado em tecnologias modernas e dos esforços colaborativos de diversos profissionais, cuja equipe coordenada influencia, sobremaneira, o resultado do tratamento. A Radioterapia de intensidade modulada (IMRT) com o uso de colimadores multilâminas (multileaf collimators MLCs) tem o potencial para alcançar um alto grau de conformidade da dose no alvo (tumor a ser tratado) e ainda promover a proteção de tecidos normais do que a maioria de outras técnicas de tratamento, especialmente para volumes-alvo ou órgãos de risco com formatos complexos. Entretanto, estudos recentes mostraram que baixas doses de radiação podem causar tumores secundários. Esse trabalho tem como objetivo a determinação da distribuição de dose de radiação absorvida em diversas simulações de tratamentos radioterápicos com o uso de dosímetros compostos de LiF:Mg,Ti; CaSO4:Dy e Al2O3:C, utilizando um objeto simulador de polimetilmetacrilato (PMMA) empregando as seguintes técnicas dosimétricas: termoluminescência (TL), luminescência opticamente estimulada (OSL) e detectores semicondutores (diodos).

Palavras-Chave: radiotherapy; isodose curves; collimators; radiation dose distributions; targets; low dose irradiation; simulation; phantoms; thermoluminescent dosemeters; luminescent dosemeters; semiconductor detectors

Abstract: Neste trabalho descreve-se o estudo do estabelecimento de uma técnica para o crescimento e preparo de cristais de HgI2, com o intuito de utilizá-los como detectores semicondutores de radiação que operam a temperatura ambiente. Três métodos de crescimento de cristais foram estudados no desenvolvimento deste trabalho: (1) Transporte Físico de Vapor (Physical Vapor Transport PVT), (2) Solução Saturada de HgI2 empregando dois solventes distintos; Dimetil Sulfóxido (DMSO) (a) e acetona (b) e (3) método de Bridgman. A fim de avaliar os cristais de HgI2 desenvolvidos pelos três métodos, medidas sistemáticas foram realizadas para determinar a estrutura, o plano de orientação, a estequiometria, a morfologia da superfície e as impurezas do cristal. A influência destas propriedades físico-químicas sobre os cristais desenvolvidos foi avaliada em termos de desempenho como detector de radiação. Os difratogramas indicaram que os cristais estão orientados preferencialmente planos (001) e (101) com estrutura tetragonal para todos os cristais desenvolvidos. No entanto, a morfologia com menor nível de deformação foi observada para o cristal obtido pela técnica de PVT. Uma uniformidade na camada de superfície do cristal de PVT foi observada, enquanto na superfície do cristal de DMSO podem ser nitidamente encontradas incrustações de elementos distintos ao cristal. A melhor resposta de radiação foi encontrada para os cristais crescidos pela PVT. Significativa melhora no desempenho do detector de radiação de HgI2 foi encontrada, purificando o cristal por meio de dois crescimentos sucessivos, pela técnica de PVT.

Palavras-Chave: semiconductor detectors; mercury iodides; crystal growth

Abstract: Neste trabalho são apresentados os estudos das condições de resposta de um diodo de Si, com estrutura de múltiplos anéis de guarda, na detecção e espectrometria de partículas alfa. Este diodo foi fabricado por meio do processo de implantação iônica (Al/p+/n/n+/Al) em um substrato de Si do tipo n com resistividade de 3 kohm•cm, 300 mícrons de espessura e área útil de 4 mm2. Para usar este diodo como detector, a face n+ deste dispositivo foi polarizada reversamente, o primeiro anel de guarda aterrado e os sinais elétricos extraídos da face p+. Estes sinais eram enviados diretamente a um pré-amplificador desenvolvido em nosso laboratório, baseado no emprego do circuito híbrido A250 da Amptek, seguido da eletrônica nuclear convencional. Os resultados obtidos com este sistema na detecção direta de partículas alfa do Am-241evidenciaram excelente estabilidade de resposta com uma elevada eficiência de detecção (= 100 %). O desempenho deste diodo na espectrometria de partículas alfa foi estudado priorizando-se a influência da tensão de polarização, do ruído eletrônico, da temperatura e da distância fonte-detector na resolução em energia. Os resultados mostraram que a maior contribuição para a deterioração deste parâmetro é devida à espessura da camada morta do diodo (1 mícron). No entanto, mesmo em temperatura ambiente, a resolução medida (FWHM = 18,8 keV) para as partículas alfa de 5485,6 keV (Am-241) é comparável àquelas obtidas com detectores convencionais de barreira de superfície freqüentemente utilizados em espectrometria destas partículas.

Palavras-Chave: alpha particles; alpha spectroscopy; detection; americium 241; energy resolution; silicon diodes; semiconductor detectors

Abstract: Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de sistemas dosimétricos baseados em diodos especiais de Si, resistentes a danos de radiação, para monitoração online de processos de irradiação com elétrons de 1,5 MeV de energia e para dosimetria relativa e escaneamento de feixe de elétrons clínicos dentro de uma faixa de energia de 6 a 21 MeV. Os diodos utilizados foram produzidos pelos métodos de fusão zonal padrão (FZ), Czochralski em presença de um campo magnético (MCz) e crescimento Epitaxial (EPI). Para utilizar os diodos como detectores, eles foram fixados em uma base de alumina permitindo a ligação dos eletrodos de polarização e de extração de sinais. Após a montagem na base, cada diodo foi fixado em uma sonda acrílica preta dotada de uma janela de Mylar® aluminizado e de conector do tipo LEMO®. Com os dispositivos operando em modo fotovoltaico, a integração dos sinais de corrente em função do tempo de irradiação permitiu obter a carga produzida no volume sensível de cada diodo irradiado. O acelerador de elétrons utilizado para as irradiações de doses altas foi o DC 1500/25/4 - JOB 188 de 1,5 MeV instalado no Centro de Tecnologia das Radiações do IPEN/CNEN-SP. Foram estudados o perfil da corrente em função do tempo de exposição, a repetibilidade de resposta, a sensibilidade em função da dose absorvida e a curva resposta de cada dispositivo. Foi observada uma queda na sensibilidade mais acentuada para o diodo MCz do que para o diodo FZ e uma boa repetibilidade nos dois casos. Ainda, o aumento da carga com a dose absorvida obedeceu a uma função polinomial de segunda ordem. Na caracterização do diodo EPI, ele exibiu melhor repetibilidade que a obtida por dosímetros CTA, rotineiramente aplicados em processamento por radiação. Os resultados acima descritos indicam a potencial utilização desses diodos de Si resistentes a danos de radiação em dosimetria online para aplicações envolvendo elevadas doses. Para as irradiações de doses baixas foram utilizados os Aceleradores Lineares KD2 e Primus, ambos fabricados pela Siemens e instalados no Hospital Sírio-Libanês. A resposta dos diodos foi avaliada para energias de 6 a 21 MeV. Foram estudados: a repetibilidade de resposta, a curva dose-resposta em função da dose absorvida, a sensibilidade em carga com a energia do feixe de elétrons, a porcentagem de dose profunda (PDP) e o perfil transversal de dose. Apesar da resposta dos diodos FZ, MCz e EPI serem levemente dependentes da energia do feixe de elétrons, a resposta dosimétrica, em todo o intervalo de energia de feixe estudado, mostrou-se linear. Ainda, em relação aos diodos epitaxiais, os dispositivos estudados mostraram excelente acordo com simulações de Monte Carlo e medições realizadas com MatriXX®, demonstrando que os dispositivos podem ser usados como dosímetros em elétrons radioterápicos para escaneamento de varredura de feixe, mapeamento de distribuições de dose de feixes, monitoramento rotineiro da constância do fator calibração e dosimetria relativa.

Palavras-Chave: dosimetry; radiation dose units; electromagnetic radiation; semiconductor detectors; li-drifted si detectors; radiation hardening; silicon diodes; electron beams; beam scanners; zone melting; czochralski method; epitaxy; crystal growth methods