4.2 Caracterização do Dosímetro MOSkin
4.2.6 Annealing por pulsos de corrente
O procedimento de Annealing por pulsos de corrente foi utilizado em dois dosímetros saturados e em um grupo de cinco dosímetros não irradiados, mas que possuíam a tensão de limiar acima de 5 volts.
Após aplicar um ciclo de annealing em um dos dosímetros saturados, a sensibilidade do dosímetro foi recuperada em 90% e a tensão de limiar foi reduzida de 15,194 V para 1,097 V. No segundo MOSkin saturado, a sensibilidade foi recuperada em 99% e Vth foi reduzido de 15.171 para 3.513 Volts. Ambos os dosímetros apresentaram boa reprodutibilidade depois do annealing, com coeficiente de variação menor que 2,1%.
Tabela 12 – Vth e S(%) dos MOSkins antes e depois do annealing
Antes do Annealing Depois do Annealing
MOSkin # Vth (V) Sensibilidade (mv/cGy) S(%) Vth (V) Sensibilidade (mv/cGy) S(%) 5 15,194 8,561 3,53 1,097 7,597 2,1 4 15,171 11,171 18,73 3,513 11,144 1,7
O MOSkin 4, apresentado na tabela acima, possuía um coeficiente de variação muito alto (18,7%) antes do annealing e, ainda assim as suas características iniciais foram recuperadas após um único ciclo de annealing.
Segundo testes realizados por Alshaik (2012), outros ciclos de annealing podem ser utilizados para melhorar a sensibilidade e reprodutibilidade dos sensores. Conforme apresentado na Figura 51, após 4 ciclos de annealing a sensibilidade de dois dosímetros alcançou valores próximos aos originais (ALSHAIKH, 2012) .
Figura 51 – Sensibilidade do MOSkin durante 4 ciclos de annealing
Fonte: Alshaik et al. (2014)
Segundo Alshaik et al. (2014), ciclos de annealing não afetam a reutilização do MOSFET dentro de um histórico de dose de até 400 Gy.
Um ciclo de annealing também foi aplicado em um conjunto de MOSkins não irradiados, mas que já possuíam a tensão de limiar na saturação. Neste caso, apenas a tensão de limiar foi avaliada, conforme visto na Tabela 13.
Tabela 13 – Tensão de limiar antes e depois do annealing
MOSKIN # Vth antes do annealing (V) Vth depois do annealing (V) 3 13,291 2,084 8 11,551 2,159 11 10,141 1,805 19 11,491 1,075 20 10,325 1,485
Posteriormente este grupo de MOSkin foi calibrado para a qualidade de feixe RQT 9 e utilizado na obtenção do perfil de kerma ar em um tomógrafo computadorizado.
4.3 Avaliação
da
distribuição
de
kerma
ar
em
tomografia
computadorizada
4.3.1 Obtenção do perfil de kerma ar
A distribuição de kerma ar em um tomógrafo Philips Brilliance 6CT foi obtida utilizando dosímetros MOSkin, dosímetros TLD-100 e o filme Gafchromic XR CT. O perfil de kerma ar foi obtido para uma varredura de 24 mm de extensão no modo de exposição axial, com uma tensão de 120 kV e 250 mAs.
Na Figura 53 observa-se o perfil de kerma ar obtido com o arranjo de MOSkin, com o filme Gafchromic e arranjo de TLDs.
A distribuição do kerma ar no filme Gafchromic foi obtida através da densidade óptica do filme mostrado na Figura 52.
Figura 52 – Filme Gafchromic XR CT irradiado
O filme radiocrômico e o arranjo de TLDs não foram previamente calibrados, pois o foco nesta etapa não é estimar a dose, mas sim, avaliar aplicação do MOSkin para a obtenção da distribuição da dose em tomografia.
Figura 53 – Perfil de kerma ar obtido com o (a) arranjo de MOSkin, (b) filme Radiocrômico e (c) arranjo de TLDs a) b) c) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 -33 -30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 ker ma (c G y)
posição do dosímetro em relação ao centro do feixe de irradiação (mm)
0,24 0,26 0,28 0,3 0,32 0,34 0,36 0,38 0,4 0,42 0,44 0,46 0,48 -33 -30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 Ref lect ân ci a ( C an al V er mel h o )
posição do dosímetro em relação ao centro do feixe de irradiação (mm)
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 -36 -33 -30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 lei tu ra d o d o sí met ro T L (n C )
Ao compararmos os gráficos apresentados na Figura 53, vemos que o arranjo de MOSkin forneceu uma resposta mais uniforme, principalmente na região com kermas ar mais altas. Este resultado é garantido pelo o Gafchromic XR CT (Figura 53 – b) o qual foi desenvolvido especificamente para dosimetria em tomografia computadorizada e é considerado referência nesta etapa da pesquisa.
Ao se comparar os perfis de kerma ar obtidos com o MOSkin (Figura 53 - a) e o TLD- 100 (Figura 53 - c) com o do filme radiocrômico (Figura 53 - b) é possível visualizar que o arranjo de MOSFETs apresentou um perfil mais similar ao do obtido com o filme radiocrômicos, mostrando a estabilidade da resposta do MOSkin. Portanto, por representar com qualidade a distribuição do kerma ar ao longo do feixe de irradiação o arranjo de MOSkin mostra-se adequado para avaliação da Dose Total Acumulada no Centro (DL).
4.3.2 Comparação entre a Dose Total Acumulada no Centro e o CPMMA,100
Na Tabela 14 são encontrados as leituras realizadas com a câmara de ionização tipo lápis, posicionada no centro do fantoma de PMMA. As exposições foram realizadas no modo axial, com espessura de corte de 9 mm, 250 mAs e 120 kV.
Tabela 14 – Leituras no centro do fantoma com a câmara lápis
Leituras (nC)
Média
(nC) S (%) 0,430 0,433 0,433 0,432 0,40
Os fatores usados para conversão da média das leituras da câmara de ionização para cGy.cm/nC são apresentados na Tabela 15.
Tabela 15 – Fatores de conversão
NPKL,Qo
(cGy.cm/nC) Kq Ktp
7,16058 1,0133 1,088
Utilizando da Equação 14, da média das leituras da câmara e dos fatores de conversão, foi possível calcular então o CPMMA,100, o qual foi de 3,79 cGy.
O perfil de kerma ar obtido com o MOSkin posicionado no eixo central do fantoma e irradiado com os mesmos parâmetros é mostrado na Figura 54.
Figura 54 – Distribuição do kerma ar no centro do fantoma de PMMA
A integral da curva, realizada por integração numérica no método trapezoidal, foi de 3,57 cGy. Portanto, a Dose Total Acumulada no Centro encontrada, conforme a Equação 8, foi de 3,97 cGy. Os valores de CPMMA,100 e DL obtidos são apresentados na Tabela 16.
Tabela 16 – Comparação entre o CPMMA,100 e DL
CPMMA,100 3,79 cGy
DL 3,97 cGy
O valor de DL, obtido com o MOSkin, foi 4,75 % maior do que o CPMMA,100, obtido com
a câmara de ionização tipos lápis. Ao aplicar o teste t de Student, com 95% de confiança, foi mostrado que os dois valores são estatisticamente iguais, comprovando a adequação do MOSkin para obtenção de DL.
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 -60 -54 -48 -42 -36 -30 -24 -18 -12 -6 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 D o se Ab so rv id a (c G y)
5 CONCLUSÃO
Os resultados desta pesquisa permitiram concluir que o detector MOSkin, incialmente caracterizado para feixes de raios-x de alta energia, também apresenta características dosimétricas que permitem o seu uso para dosimetria de feixes de raios-x com qualidade utilizada em tomografia computadorizada.
Verificou-se também que, apesar de elevada dependência energética para feixes de tomografia com energias entre 48 keV (RQT 8) e 65,1 keV (RQT 10), o MOSkin pode ser utilizado para a dosimetria de feixes primários de radiação, desde que se tenha os valores dos fatores de correção obtidos através das curvas de calibração. Atenção também deve ser dada à dependência angular da resposta do dosímetro, que foi no máximo de 7,78%. Uma sugestão para a redução da dependência angular do MOSkin é a utilização de um arranjo de dois ou mais dosímetros, de forma a compensar as perdas causadas pela geometria ou, ainda, desenvolver um encapsulamento de epóxi, para uniformizar a sensibilidade do sensor ao longo do seu volume.
A técnica de annealing por pulsos de corrente se mostrou eficaz para recuperar a tensão de limiar e a sensibilidade do dosímetro, possibilitando o seu re-uso e aumento da sua vida útil. Outros métodos de annealing, ou outras sequências de pulsos de corrente, não foram testados nesta pesquisa e estudos futuros podem ser realizados.
Por fim, foi observado que a resposta do MOSkin e suas dimensões permitem a sua aplicação para a obtenção da Dose Total Acumulada no Centro, grandeza esta recentemente adotada pela Associação Americana de Física Médica para dosimetria em tomografia computadorizada (AAPM, 2010). Esta característica é importante pois abre novas perspectivas nesta área, uma vez que, até o momento, somente camaras de ionização de pequeno volume foram utilizadas.
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