DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE UERJ LCR LABMETRO

DOSIMETRIA QUÍMICA FRICKE

Desenvolvimento de um padrão primário para

dose absorvida na água

para fontes de

Ir HDR no LCR

Mariano G. David1_{, Camila Salata}1,2_{, Paulo H. Rosado}3,

Marcos A. Albuquerque1_{, Glorimar Amorim}1_,

Carlos Eduardo deAlmeida1

1_{Laboratório de Ciências Radiológicas, LCR/UERJ, Rio de Janeiro} 2_{Comissão Nacional de Energia Nuclear, CNEN, Rio de Janeiro}

Sumário da apresentação

1. Princípios básicos da dosimetria Fricke

2. Projeto do LCR/UERJ para padronização primária em termos de D_w para fontes 192Ir HDR

1. Bases da dosimetria Fricke

• Dosimetria química descrita por H. Fricke e J. Hart em 1927, com muitos trabalhos publicados nas décadas de 50 e 60;

• Trabalhos recentes: uso como padrão primário p/ D_w p/ feixes de elétrons e fontes de braquiterapia, além de outras aplicações como dosímetro secundário;

• Baseia-se na conversão de Fe+2 _{(solução Fricke) para Fe}+3

através dos produtos da radiólise da água: H₂O₂ H• •OH HO₂•

• Empregado para feixes de fótons e de elétrons na determinação de doses na faixa de 5 a 400 Gy

• A solução Fricke padrão é preparada de modo a resultar numa solução de sultafo ferroso 1 mM, ácido sulfúrico 0,4 M e cloreto de sódio 1 mM;

• Cuidados na preparação da solução Fricke: 1. Qualidade da água

2. Qualidade dos reagentes

3. Técnicas para evitar a ação de contaminantes

• Aumento dos íons férricos determinado por espectrofotometria na faixa do ultravioleta de 304 nm.

detector feixe de luz

monocromático

• ΔOD: diferença de densidade óptica entre solução não irradiada e solução irradiada (diferença de absorbância);

• G(Fe+3) : rendim. químico conversão de Fe+2 _{em Fe}+3 _{para a}

energia da radiação;

• ρ: densidade da solução;

• ε: coeficiente de extinção molar do íons Fe+3 _{a 304 nm;}

• L: comprimento do caminho ótico (cubeta).

• Publicação com descrição detalhada do sistema Fricke no NRC Canadá;

Com o devido cuidado é possível obter D_w com precisão típica de 0,1 %.

• Publicações recentes: principalmente sobre aplicações para braquiterapia e para feixes de elétrons, mas também para feixes de fótons desde baixa E até E dos aceleradores;

• Laboratórios: NRC, METAS, INMRI-ENEA, dentre outros.

2. LCR D

para

Ir HDR

Motivação: cálculo de D_w pelo TG-43 da AAPM

Função de anisotropia Função radial de dose Função de geometria a 1 cm:

2. LCR D

para

Ir HDR

2. LCR D

para

Ir HDR

Pesquisa no LCR

• Desenvolvimento de um padrão de dose absorvida na água desde, pelo menos, 2008;

• Busca de um suporte para solução capaz de viabilizar a determinação de D_w.

2. LCR D

para

Ir HDR

Evolução dos frascos no LCR

• Frasco A: prob. c/ diferença de densidade vidro/água; heterogeneidade na dose devido à anisotropia da fonte; problemas com vedação;

2. LCR D

para

Ir HDR

2. LCR D

para

Ir HDR

Frascos em uso desde 2014 no LCR

• Frasco C (atual): bem mais fácil de colocar e retirar a solução Fricke e de posicionar a fonte no centro do anel;

• Medidas internas mais confiáveis.

2.

LCR

D

para

Ir HDR

2. LCR D

para

Ir HDR

2. LCR D

para

Ir HDR

Procedimentos adotados pelo LCR

• Pré-irradiação da mistura água + ácido; • Minimização de transferências; • Secagem e aspiração. • Resposta do espectrof.

controlada por filtros padrão;

• Limpeza da cubeta conferida através da

2. LCR D

para

Ir HDR

• Medidas de D_w usando nosso método de preparação da solução, de limpeza dos materiais e o nosso frasco de irradiação.

2. LCR D

para

Ir HDR

Comparação com NRC

2,7 cm

2. LCR D

para

Ir HDR

Resultados da comparação com NRC

2. LCR D

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Ir HDR

Necessidade do valor de G(Fe+3_{) para a energia do} 192_Ir

Weiss et al (1954) Davies et al (1963) Shalek et al (1962), Fregene (1967)

Kwa and Kornelsen (1990)

• Para determinar o rendimento químico G(Fe+3_{), basta medir}

ΔOD e D_F:

2. LCR D

para

Ir HDR

Metodologia p/ determ. do G(Fe+3_{) p/ a energia do} 192_Ir

• Método desenvolvido pelo NRC: interpolação entre o G p/ 250 kV e o 60_{Co p/ encontrar o valor de G para a energia}

2. LCR D

para

Ir HDR

Metodologia p/ determ. do G(Fe+3_{) p/ a energia do} 192_Ir

• A solução fricke é acondicionada em sacos plásticos selados (de PP) que são posicionados na distância de irradiação através de suporte de PMMA.

• Medidas realizadas no IRD em 2014/2015 para 3 feixes de raios-x e para 60_Co

2. LCR D

para

Ir HDR

Determinação do G(Fe+3_{) para a energia do} 192_Ir

1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 Co-60 300 kV 250 kV

G(Fe+3) p/ Ir-192 (0.380 MeV) = 1.555 mol/J

G (Fe+3 ) (  mo l/ J) Equation y = a + b*x Adj. R-Squar 0.9874

Value Standard Err

C Intercept 1.6155 0.00785 C Slope 0.1448 0.00943 150 kV • σ: 0,4 a 1,6 % • u tipo A (σ/n): 0,14 a 0,55 % • u_cG(Fe+3) p/ 192Ir: 1 % (k=1)

2. LCR D

para

Ir HDR

Resultado do valor G(Fe+3_{) para a energia do} 192_Ir

• G(Fe+3) p/ 192_Ir:

1,555 ± 0,015 μmol/J

• Trab. apres. no cong. AAPM 2015 [Med Phys 42 (6)];

• Valor obtido p/ 192_{Ir é 2,1 %}

inferior ao obtido pelo NRC com mesma metodologia;

2. LCR D

para

Ir HDR

Resultado do valor G(Fe+3_{) para a energia do} 192_Ir

• Idêntico ao valor obtido por fitting com valores antigos de G [DeAlmeida et al, 2014, PLoS ONE 9 (12)]

2. LCR D

para

Ir HDR

Próximos passos e melhorias no sistema

• Determinação de G(Fe+3_{) diretamente na energia do} 192_Ir

(interpolação dos coeficientes de calibração da CI); • Refazer medidas de D_w com novo frasco no LCR;

• Implementar novos testes para o sistema (uso dos padrões que o LCR possui);

• Melhoria necessária: instalação do irradiador de BT-HDR no LCR para fins exclusivos de pesquisa e calibração de câmaras poço.

Obrigado