As principais vantagens na utilização de dosímetros termoluminescentes, de acordo com Horowitz [3], são:
1. Dosímetros TL são pequenos e podem ser introduzidos em lugares mais inusitados;
2. Medem de doses baixas (~10 µGy) a doses altas (~102Gy); 3. Alguns dosímetros TL são insensíveis a agentes ambientais; 4. Podem ser utilizados em forma de pó e de pastilhas;
5. Podem ser utilizados para diversos tipos de radiação, incluindo campos mistos de radiação;
6. Podem ser reutilizados muitas vezes após tratamentos térmicos estabelecidos;
7. São ideais para monitoração de extremidades.
Nem todos os fósforos servem para utilização na dosimetria. Os principais fósforos comercialmente utilizados são: LiF; LiB4O7; MgB4O7; BeO (óxido de berílio);
CaF2 (fluoreto de cálcio); CaSO4 e Al2O3 (óxido de alumínio) [26]. Para propósitos
dosimétricos, os fósforos devem reunir algumas características como: pico dosimétrico em torno de 200°C; alta sensibilidade e estabilidade do pico TL, que deve ser independente da energia de radiação e boa linearidade do sinal TL em uma de dose utilizável na dosimetria [33].
4.9.1 Requisitos gerais para a escolha de um TLD
O desempenho de um dosímetro é avaliado examinando algumas propriedades, tais como curva de emissão TL, variação da resposta TL com a dose, linearidade, dependência energética, reprodutibilidade, estabilidade da informação armazenada, limite inferior de detecção, estabilidade e reprodutibilidade e parâmetros cinéticos das curvas, entre outras características [33]. Algumas dessas propriedades serão destacadas a seguir e serão avaliadas para os materiais estudados.
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4.9.2 Variação da resposta TL em função da dose
A curva de resposta TL versus dose representa a relação entre a intensidade da emissão TL do dosímetro e a dose de radiação absorvida por este. Dependendo do dosímetro TL, para uma extensa faixa de doses, a curva compreende geralmente de uma região linear, uma região supralinear e uma região de saturação. A região linear é a de maior interesse na monitoração pessoal e proteção radiológica porque as medidas são feitas com uma maior precisão, havendo uma relação linear entre a intensidade TL apresentada pelo fósforo e a dose absorvida. Para valores muito elevados de dose absorvida, pode acontecer um fenômeno que dá origem a região de saturação. Esse comportamento pode ser interpretado como uma diminuição do número de armadilhas disponíveis para a captura dos portadores de carga no fósforo. A região de saturação não tem utilidade na dosimetria. A existência de uma região de saturação também pode ser explicada, pelos seguintes motivos [28]:
• Criação de novas armadilhas pela radiação;
• Possibilidade de portadores de carga se recombinarem com mais de um centro luminescente;
• Existência de centros de recombinação não radioativos.
4.9.3 Sensibilidade
De acordo com McKeever [25], a sensibilidade TL representa a intensidade da resposta por unidade de dose absorvida. Para determinar a sensibilidade compara-se a reposta TL do material de interesse com a resposta do TLD-100, o que é denominado como sensibilidade relativa, considerando que o TLD-100 tem sensibilidade igual a 1. A sensibilidade relativa é representada pela Equação 25.
(Equação 25)
Em que:
• S(D) = Sensibilidade relativa;
• F(D) material = Sensibilidade do material de interesse;
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Fazer o cálculo da sensibilidade não é um processo simples, tendo em vista que sua análise depende de muitos fatores, como o sistema TL utilizado na medida, as taxas de aquecimento utilizadas, os tratamentos térmicos que foram submetidos, entre outros.
4.9.4 Limite Inferior de Detecção
A determinação do limite inferior de detecção ou mínimo de dose detectável é importante para se conhecer a menor dose mensurável pelo TLD. É interessante saber esse limite para aplicações em dosimetria ambiental e pessoal, em que se fazem medições de doses baixas.
Há divergências, quanto à maneira de definir esse limite. Alguns autores estabelecem como sendo dado por três [26] e outros por dois [25] desvios padrão mais a média das leituras de detectores não irradiados, isso tudo multiplicado ao fator de calibração ou coeficiente da reta ajustada. No presente trabalho foi utilizado três vezes o desvio padrão , como é mostrado na Equação 26:
(Equação 26)
Sendo Média da leitura dos dosímetros não irradiados;
Desvio padrão da medida dos dosímetros não irradiados; fc = fator de calibração.
4.9.5 Reprodutibilidade e Homogeneidade
A reprodutibilidade da resposta TL, para determinada dose, pode ser obtida através do cálculo do desvio padrão de um conjunto de medidas sob as mesmas condições de exposição e leitura. Quanto menor o desvio padrão, maior a precisão e, com isso, melhor a reprodutibilidade. A homogeneidade é o coeficiente de variação de determinado lote para cada irradiação. A reprodutibilidade e homogeneidade nesse trabalho foram mostradas em coeficiente de variação percentual (CV%), que é o
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quociente entre o desvio padrão das medidas e a média das medidas de cada pastilha, através Equação 27.
Equação 27) Onde:
• = coeficiente de variação da homogeneidade do lote e da reprodutibilidade das pastilhas (%);
• = desvio padrão das leituras do lote de detectores TL (nC); • = média das leituras do lote de detectores TL (nC).
4.9.6 Resposta energética
A resposta energética é definida, de acordo com McKeever [25], como a variação da resposta TL, para uma dose fixa em função da energia de radiação absorvida. Essa variação está relacionada com o coeficiente de absorção do material. Para dosimetria o ideal é que a resposta TL do fósforo seja constante, para a mesma dose, independentemente da energia. A dependência energética para os fótons depende do coeficiente de absorção do material, descrito através do coeficiente de absorção de energia mássico. A variação do sinal de resposta TL com relação à energia de radiação ionizante incidente é denominada de dependência energética, sendo uma característica dos detectores, é normalmente representativa para energias baixas, menores que 100 keV.
4.9.7 Eficiência intrínseca dos dosímetros
A eficiência intrínseca relaciona a resposta TL com a dose de radiação dada aos dosímetros e as respectivas massas dos detectores, sendo definida através da Equação 28:
(Equação 28)
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= emissão termoluminescente; ;
D= dose de radiação fornecida aos dosímetros.
Na Equação 28, observa-se que a razão da resposta TL pela dose de radiação é dado pelo coeficiente angular (A) da curva de dose-resposta, como mostra a Equação 29 abaixo:
(Equação 29)
Desse modo, pode-se calcular EI através da Equação 30.
EI= (Equação 30)
Em que:
• A= coeficiente angular da reta; • m= massa dos dosímetros.
4.9.8 Tratamento térmico
Quando se deseja utilizar um dosímetro TL repetidas vezes, é importante assegurar que foi eliminada toda a luminescência oriunda de radiações anteriores e que o dosímetro não sofreu alterações na sua sensibilidade. Isso pode ser conseguido submetendo o dosímetro TL a um tratamento térmico adequado antes de sua reutilização. Além disso, normalmente este tratamento é chamado tratamento pré- irradiação.
Muitos materiais termoluminescentes após terem sido irradiados apresentam curvas de emissão com vários picos. Alguns destes picos estão localizados próximos às temperaturas ambientais e assim sujeitos a um desvanecimento térmico espontâneo. Por conseguinte, é conveniente eliminar esta característica indesejável. Isto pode ser conseguido aquecendo-se este material a uma temperatura inferior a de sua avaliação,
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eliminando assim os picos instáveis. Normalmente, este aquecimento é chamado de tratamento térmico pós-irradiação.
4.9.9 Armazenamento e manuseio
É importante evitar a exposição dos dosímetros à radiação ultravioleta (UV), pois esta pode provocar o decaimento óptico da resposta TL. A melhor maneira para se manusear os dosímetros é com o auxilio de pinça. Esse procedimento evita a contaminação dos detectores, mas caso isso não ocorra, é necessário recorrer a métodos de limpeza adequados a cada tipo de fósforos (tratamentos térmicos) e submetê-los a nova calibração.
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