ESTUDO DA APLICAÇÃO DA DOSIMETRIA OSL EM ALTAS DOSES UTILIZANDO OS DOSÍMETROS CaF 2 :Dy E CaF 2 :Mn

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Miguel de Carvalho da Conceição
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1 IX Latin American IRPA Regional Congress on Radiation Protection and Safety - IRPA 2013 Rio de Janeiro, RJ, Brazil, April 15-19, 2013 SOCIEDADE BRASILEIRA DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA - SBPR ESTUDO DA APLICAÇÃO DA DOSIMETRIA OSL EM ALTAS DOSES UTILIZANDO OS DOSÍMETROS CaF 2 :Dy E CaF 2 :Mn Beatriz Martins de Medeiros e Marcus A. Vallim de Alencar Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD/CNEN) Av. Salvador Allende s/n Barra da Tijuca Rio de Janeiro, RJ - Brasil vallim@ird.gov.br ABSTRACT Atualmente as técnicas dosimetricas mais utilizadas em processos industriais de irradiação com altas doses, são as dosimetrias Fricke e alanina/epr. Contudo, estas técnicas são de difícil utilização, pois envolvem equipamentos caros e processos complexos de calibração e avaliação de dose. Uma técnica alternativa poderia ser a dosimetria OSL, cuja aplicação tornou-se bem sucedida na dosimetria pessoal e ambiental devido a sua alta sensibilidade luminosa, leitura rápida, possibilidade de releitura e estímulo por meio de luz (não provoca o efeito de thermal quenching ). Entretanto, o material dosimétrico mais utilizado na dosimetria OSL, óxido de alumínio dopado com carbono (Al 2 O 3 :C), satura para os valores de altas doses utilizados nos processos de esterilização de materiais e irradiação de alimentos. Desta forma, o objetivo deste trabalho consiste no estudo das propriedades OSL dos dosímetros TLD 200 (CaF 2 :Dy) e o TLD 400 (CaF 2 :Mn) da Harshaw irradiados com altas doses, verificando a aplicação da dosimetria OSL na dosimetria de altas dose. Os dosímetros utilizados foram irradiados com doses em kerma no ar de 400 mgy até 50 Gy, numa uma fonte beta de 90Sr/90Y e as medições de OSL foram realizadas no Leitor Riso TL/OSL-DA-15B utilizando como estímulo a luz azul em modo contínuo e tempo de iluminação de 20s. Todos os dosímetros apresentam sinal OSL e possuem regiões de linearidade com a dose. O TLD 200 (CaF 2 :Dy) é linear no intervalo de 1,0 Gy a 50 Gy, enquanto o TLD 400 (CaF 2 :Mn) é linear no intervalo de 0,4 Gy a 30 Gy, saturando para doses acima deste valor. Desta forma, a dosimetria OSL, com estes dosímetros, pode ser utilizada na avaliação de altas doses da ordem de centenas de miligrays a dezenas de grays 1. INTRODUÇÃO Aceleradores industriais de elétrons e irradiadores gama de grande porte são cada vez mais usados no processamento industrial de materiais, principalmente na esterilização bacteriológica de produtos farmacêuticos e médico-hospitalares, e na irradiação de alimentos. Atualmente as técnicas dosimétricas mais utilizadas em processos industriais de irradiação com altas doses, são as dosimetrias Fricke e alanina/epr. Contudo, estas técnicas são de difícil utilização, pois envolvem equipamentos caros e processos complexos de calibração e avaliação de dose [1]. Uma opção de técnica dosimétrica é a dosimetria OSL, que associada ao dosímetro óxido de alumínio (Al2O3:C), cuja aplicação tornou-se bem sucedida na dosimetria pessoal e ambiental por apresentar vantagens como: alta sensibilidade luminosa, leitura rápida, possibilidade de releitura do dosímetro, equipamentos de medição mais simples e estímulo por meio de luz (ausência aquecimento) que não provoca o efeito de thermal quenching [2].

Vallim de Alencar Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD/CNEN) Av. Salvador Allende s/n Barra da Tijuca 22783-127 Rio de Janeiro, RJ - Brasil vallim@ird.gov.

2 Por isso, a aplicação da técnica de OSL pode ser uma alternativa de baixo custo e de fácil emprego. Entretanto, o óxido de alumínio satura nos valores de doses utilizadas nos processos industriais de irradiação [3] e por isso seu uso é inviável. Desta forma, se faz necessário o estudo das propriedades OSL de outros tipos de dosímetros irradiados com altas doses a fim de verificar a possibilidade de aplicação da dosimetria OSL nos processos de irradiação de alimentos e esterilização de materiais. Por isso, o objetivo deste projeto de pesquisa consiste em estudar as propriedades OSL para altas doses de dosímetros tradicionalmente aplicados na dosimetria termoluminescente (TL), como o CaF2:Dy (TLD 200) e o CaF2:Mn (TLD 400), e assim verificar a aplicabilidade da técnica OSL na dosimetria de altas doses, O impacto desta pesquisa a nível nacional e internacional será o uso de sistemas de dosimetria de altas doses mais confiáveis e de menor custo permitindo um melhor controle dos valores de dose nos processos industriais. 2. MATERIAIS E MÉTODOS Os dosímetros utilizados foram o CaF 2 :Mn (TLD 400) e o CaF 2 :Dy (TLD 200) da Harshaw. Estes dosímetros foram irradiados utilizando irradiador com fonte beta de 90Sr/90Y do Laboratório de Dosimetria OSL do IRD para valores de dose em Kerma no ar de 0,4Gy a 50Gy. O valor inicial de 0,4 Gy foi escolhido por sem o menor valor dose em Kerma no ar aplicável pelo irradiador. As medições experimentais de OSL foram realizadas num Leitor Riso TL/OSL-DA-15B do Laboratório de Dosimetria OSL do IRD, utilizando como estímulo a luz azul no modo contínuo, a 100% de potência que equivale a 40 mw/cm 2 e tempo de iluminação de 20s. A partir dos dados obtidos pelas medições foram feitos gráficos para a análise da linearidade do sinal de OSL com o valor de dose. 3. RESULTADOS Os dois tipos de dosímetros, CaF 2 :Mn (TLD 400) e CaF 2 :Dy (TLD 200), apresentam sinais de OSL que podem ser vistos nas figuras 1 e 2 respectivamente. O CaF 2 :Mn (TLD 400) apresenta sinal de OSL para o valor inicial de dose de 0,4 Gy, entretanto para o CaF 2 :Dy (TLD 200), o sinal de OSL só é percebido a partir de 1,0 Gy. O dosímetro CaF 2 :Mn(TLD 400) possui maior eficiência que o dosímetro CaF 2 :Dy (TLD 200), uma vez que apresentou uma maior intensidade de sinal OSL para um mesmo valor de dose, como pode ser visto nas figuras 1 e 2 respectivamente.

Desta forma, se faz necessário o estudo das propriedades OSL de outros tipos de dosímetros irradiados com altas doses a fim de verificar a possibilidade de aplicação da dosimetria OSL nos processos

3 Intensidade do sinal de OSL (u.a.) Tempo (s) Figura 1. Sinal OSL do CaF 2 :Mn (TLD400) irradiado com dose em Kerma no ar de 10 Gy. Figura 2. Sinal OSL do CaF 2 :Dy (TLD200) irradiado com dose em Kerma no ar de 10 Gy. Com relação a linearidade do sinal com a dose, o CaF 2 :Mn (TLD 400) apresenta linearidade no intervalo de 0,4 Gy a 30 Gy (Figura 3 e 4), acima deste valor o sinal começa a entrar na

Sinal OSL do CaF 2 :Dy (TLD200) irradiado com dose em Kerma no ar de 10 Gy.

4 região de saturação com a dose. O CaF 2 :Dy (TLD 200) apresenta linearidade de sinal com a dose desde 1,0 Gy até 50 Gy, o maior valor de dose irradiado (Figura 5). Figura 3. Linearidade do sinal OSL com dose em Kerma no ar do CaF 2 :Mn (TLD400). Figura 4. Detalhe da linearidade do sinal OSL com dose em Kerma no ar do CaF 2 :Mn (TLD400) no intervalo de 0,4 a 1,0 Gy.

maior valor de dose irradiado (Figura 5). Figura 3.

5 Figura 5. Linearidade do sinal OSL com dose em Kerma no ar do CaF 2 :Dy (TLD200). 4. CONCLUSÕES Os dois tipos de dosímetros, CaF 2 :Mn (TLD 400) e CaF 2 :Dy (TLD 200), apresentam sinal OSL e apresentam regiões de linearidade com a dose. O dosímetro CaF 2 :Dy (TLD 200), apresenta uma região de linearidade com a dose maior que o CaF 2 :Mn(TLD 400). O dosímetro CaF 2 :Mn(TLD 400), possui maior eficiência que o dosímetro CaF 2 :Dy (TLD 200), uma vez que apresentou uma maior intensidade de sinal OSL para um mesmo valor de dose. O dosímetro mais eficiente para o uso com a técnica OSL, na faixa de dose de 0,4 a 30 Gy, é o CaF 2 :Mn(TLD 400) e o menos eficiente o CaF 2 :Dy(TLD 200). Entretanto, o dosímetro CaF 2 :Dy(TLD 200), apesar de sua menor eficiência, possibilita uma maior aplicação da técnica OSL na dosimetria de altas doses, porque a sua região de linearidade do sinal de OSL com a dose se estender até 50 Gy. Desta forma, a técnica de OSL com estes dosímetros pode ser utilizada na avaliação de doses na ordem de centenas de miligrays até valores de altas doses na ordem de dezenas de grays. REFERÊNCIAS 1. Conceição,C. C. S. Implementação de dosimetria química de altas doses para irradiadores industriais, Tese de mestrado COPPE/UFRJ (Março 2006).

O dosímetro CaF 2 :Dy (TLD 200), apresenta uma região de linearidade com a dose maior que o CaF 2 :Mn(TLD 400).

6 2. Bøtter-Jensen, L., Mckeever, S. W. S., Wintle, A.G., Optically Stimulated Luminescence Dosimetry, Elsevier Science B.V. (2003). 3. E.G. Yukihara, V.H. Whitley, S.W.S. Mckeever, A.E. Akselrod, M.S. Akselrod, Effect of high-dose irradiation on the optically stimulated luminescence of Al 2 O 3 :C, Radiation Measurements 38, pp (2004)

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