3.3.1 Reprodutibilidade da resposta TL
A variação da reprodutibilidade da resposta TL das amostras foi avaliada pela repetição de ciclos de annealing, seguido de irradiação com um valor de kerma no ar equivalente a 10 mGy, e leitura de emissão TL; ou seja: annealing-irradiação-leitura. Este ciclo foi realizado 5 vezes. Em seguida, foi calculada a média e desvio padrão das leituras TL. Para a irradiação das amostras foi utilizado um irradiador STS (Steuerungstechnik Strahlenschutz GmbH), modelo OB 85/3/9711-3, com uma fonte padrão de césio-137 (137Cs), no Laboratório de Metrologia das Radiações Ionizantes do DEN/UFPE. A taxa de dose foi de 18,4 mGy/h. O suporte que acondicionava as 88 amostras foi posicionado no centro geométrico do campo de irradiação, a 1,5 metros da fonte. Uma placa de acrílico com 5 mm de espessura foi posicionada na frente das amostras, a fim de garantir as condições de equilíbrio eletrônico na irradiação. O suporte utilizado para acondicionar as amostras à frente do irradiador durante a irradiação é apresentado na Figura 29. Neste suporte, as amostras foram colocadas seguindo a ordem crescente de numeração, de modo que a amostra de número 1 estava na região superior esquerda do suporte. O estudo da reprodutibilidade também foi realizado considerando: (i) o posicionamento das amostras diante do feixe em ordem inversa; (ii) a leitura da resposta TL das amostras na ordem inversa.
Figura 29: Arranjo experimental utilizado para a irradiação das amostras de quartzo com feixe de raios gama de 137Cs, e detalhe do posicionamento das amostras.
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Um critério utilizado para selecionar as amostras foi o coeficiente de variação de cada amostra obtido com o estudo da reprodutibilidade. As amostras que apresentaram coeficiente de variação maior que 3% foram excluídas. Também foram excluídas as amostras cuja média da leitura TL estava fora do intervalo (em que é a média de todas as amostras e o desvio padrão associado a esta média).
Após a exclusão destas amostras, foi efetuado um novo cálculo da leitura TL média de todas as amostras restantes e do desvio padrão. Cinco amostras foram reservadas para servirem como testemunho. As amostras restantes compuseram a amostragem a ser caracterizada. Para uma melhor administração dos procedimentos executados, as amostras selecionadas foram divididas em dois lotes.
3.3.2 Desvanecimento da resposta TL
O estudo do desvanecimento da resposta TL ao longo do tempo foi precedido de uma investigação referente à sensibilidade à luz fluorescente das amostras de quartzo de Solonópole sensibilizadas, ou seja, se as amostras de quartzo apresentam fading óptico. Para isto, um lote de 28 amostras foi irradiado e armazenado na presença da luz fluorescente. A leitura TL de cada sublote, composto por 3 amostras, foi realizada após um intervalo de 0, 1, 2, 4, 6, 24 e 48 horas. Posteriormente, este mesmo lote composto por 28 amostras foi novamente irradiado e armazenado na ausência da luz. A leitura TL de cada sublote foi realizada para o mesmo intervalo de tempo. Nas duas etapas as amostras foram irradiadas com
uma fonte de raios gama de 137Cs e um valor de kerma no ar equivalente a 10 mGy. Um
annealing precedeu o procedimento de irradiação, e as leituras obtidas foram subtraídas do valor de branco. A fim de verificar se havia mudança significativa entre as respostas TL das amostras, uma Análise de Variância (ANOVA) foi realizada entre as respostas TL obtidas para as amostras que foram expostas à luz e as que foram armazenadas na ausência da luz.
O estudo do desvanecimento da resposta TL em função do tempo decorrido após a irradiação, ou seja, o fading das amostras de quartzo foi realizado com um lote de 45 amostras. Para isso, as amostras deste lote foram irradiadas simultaneamente e a leitura foi realizada 1, 7, 14, 30, 44, 61, 74, 90 e 120 dias após a data da irradiação. As amostras foram
irradiadas com uma fonte de raios gama de 137Cs e um valor de kerma no ar equivalente a 10
mGy. Um annealing precedeu o procedimento de irradiação. As leituras obtidas foram subtraídas do valor de branco referente ao tempo de armazenamento das amostras.
3.3.3 Resposta TL em função do kerma no ar
Para verificar a dependência da resposta TL das amostras de quartzo em função do kerma no ar, as amostras foram irradiadas com doses variando entre 0,01 e 500 mGy. Uma das curvas de resposta TL em função do kerma no ar foi obtida ao irradiar as amostras com
radiação gama de 137Cs, com doses variando entre 0,01 e 100,0 mGy. O irradiador utilizado
foi o STS, cujas condições de operação e calibração foram descritas na seção 3.3.1. Para cada valor de kerma no ar, 3 amostras eram utilizadas. O valor médio e o desvio padrão foram determinados e, posteriormente, utilizados para traçar a curva que relaciona a resposta TL das amostras em função do valor kerma no ar. Através de análises de regressão linear, foi estabelecida uma relação entre a resposta TL e o valor de kerma no ar, que permite determinar a partir de uma leitura TL qual será o valor de kerma no ar.
Devido à pequena taxa de kerma no ar da fonte de 137Cs (41,4 mGy/h a 1 m), parte das
doses acima de 200 mGy foram obtidas com uma fonte de 60Co, em um irradiador produzido
pelo Laboratório Radionics (Scotch Plains, New Jersey, USA), disponível no Laboratório GamaLab no DEN/UFPE, cuja taxa era de 4,757 Gy/h. Para realizar as leituras referentes aos valores de kerma no ar acima de 100 mGy, foi necessário mudar a tensão aplicada ao tubo fotomultiplicador, pois a resposta TL das amostras de quartzo saturava o tubo fotomultiplicador para a tensão adotada (769 V). Assim, a tensão aplicada à fotomultiplicadora foi reduzida de 769 V para 650 V. Irradiações com doses entre 60 e 200 mGy foram realizadas e suas leituras foram realizadas com esta tensão. Alguns dosímetros TLD-100 foram irradiados conjuntamente com as amostras de quartzo para possibilitar a comparação de suas respostas TL com as respostas das amostras de quartzo. É importante relatar que um annealing antecedeu cada procedimento de irradiação.
3.3.4 Dependência energética
A dependência energética da resposta TL das amostras foi obtida a partir da sensibilidade das amostras de quartzo para raios X com energias variando entre 16 e 118 keV
(ISO/IEC 4037-1), e feixes de raios gama de 137Cs e 60Co. O procedimento usado para
obtenção da curva de resposta TL em função do kerma no ar para o 137Cs (662 keV), foi
reproduzido para o feixe de radiação gama do 60Co (1250 keV) e para feixes de raios X com
diferentes energias. A irradiação com o 60Co foi realizada no irradiador STS. Já os feixes de
4037-1. As denominação, e energia média e a taxa de kerma no ar, determinada para as qualidades do feixe referentes a este padrão estão apresentadas na Tabela 7.
Tabela 7: Qualidade de radiação do Laboratório de Metrologia das Radiações Ionizantes DEN/UFPE segundo o padrão ISO/IEC 4037-1 para o equipamento de raios X Pantak.
Condição Energia média
(keV)
CSR
(mm) no ar (mGy/h)* Taxa de kerma
LMRI - ISO N-20 16 0,32 Al 14,65 LMRI - ISO N-30 24 1,15 Al 7,92 LMRI - ISO N-40 33 0,084 Cu 3,40 LMRI - ISO N-60 48 0,24 Cu 5,84 LMRI - ISO N-80 65 0,58 Cu 2,99 LMRI - ISO N-150 118 2,36 Cu 3,34
* Determinada a 3 metros do ponto focal.
As energias dos feixes de raios X, bem como as taxas de kerma no ar, foram previamente determinadas pelo Laboratório de Metrologia das Radiações Ionizantes (DEN/UFPE) utilizando uma câmara de ionização acoplada a um eletrômetro devidamente calibrado. Para cada valor de dose, foram efetuadas três medidas cujo valor médio foi utilizado para traçar as curvas de calibração para cada energia. Após a obtenção da sensibilidade TL para as energias citadas, foi traçada uma curva da sensibilidade TL
correspondente a cada energia divididas pela sensibilidade relativa à energia do 60Co. Desta
forma, foi obtida a curva da dependência energética da resposta TL das amostras de quartzo e dos dosímetros TLD-100. O arranjo experimental utilizado na irradiação com raios X é apresentado na Figura 30.
Figura 30: Arranjo experimental para a irradiação no equipamento de raios X.
3.3.5 Dependência angular
A fim de investigar a resposta TL em função do ângulo de incidência da radiação, as amostras de um dos lotes foram submetidas ao feixe de raios X do irradiador Pantak com uma dose de 10 mGy variando o ângulo entre o feixe incidente e a normal à superfície das amostras. Visto que as amostras de quartzo serão aplicadas em radiodiagnóstico, este procedimento foi realizado com a qualidade do feixe de radiodiagnóstico RQR 5 (70 kV, 2,58 mm de Al). Segundo a ICRU (2005) esta qualidade de feixe é utilizada como referência para aplicações de radiodiagnóstico em geral. O arranjo experimental utilizado para a irradiação está apresentado na Figura 31.
Para irradiar as amostras foi utilizado um suporte composto por dois discos. O disco superior girava em torno do eixo central, tornando possível variar o ângulo entre o vetor normal à superfície da amostra e o plano em que as amostras foram posicionadas. As irradiações foram feitas para os ângulos de -90° a 90°. Os procedimentos de annealing e leitura TL foram os mesmos descritos nas seções 3.2.1 e 3.2.2. Para cada ângulo, foram irradiados três pares de amostras quartzo e de dosímetros TLD-100. Cada par era constituído de uma amostra de quartzo e um TLD-100.
Suporte para os filtros Colimador Suporte para posicionar as amostras Laser Tubo de raios X
Figura 31: Arranjo experimental utilizado para o estudo da dependência angular no equipamento de raios X PANTAK.