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Tese

Produção de policristais sintéticos de CaSiO3 e seu estudo como novos detectores de radiação gama, nêutrons térmicos e íons acelerados (2019)

  • Authors:
  • Autor USP: LORENZO, CARLOS DAVID GONZALES - IF
  • Unidade: IF
  • Sigla do Departamento: FNC
  • Subjects: DOSIMETRIA TERMOLUMINESCENTE; RADIAÇÃO GAMA; NÊUTRONS; ÍONS PESADOS; MEDICINA NUCLEAR
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: Neste trabalho, policristais sintéticos de silicato de cálcio (CaSiO3) foram preparados. O objetivo é ampliar o conhecimento atual dos detectores termoluminescentes de baixo custo e fácil produção para doses de radiação gama, nêutrons térmicos e feixe de íons acelerados e suas possíveis aplicações em medicina nuclear e radioterapia. Por essa razão o silicato de cálcio dopado com boro, cádmio, disprósio e európio foram produzidos tendo em mente a detecção de radiação gama e de nêutrons. Para a produção de policristais de silicato de cálcio sintético, foi utilizado o método de devitrificação. Nesse processo, foram identificados dois polítipos de CaSiO3 não dopados, alpha- e beta- CaSiO3. O alpha-CaSiO3 é um detector de radiação gama muito sensível, com o pico principal de termoluminescência (TL) ocorrendo em 250-270 ºC e um pico de baixa temperatura a 120 ºC utilizando uma taxa de aquecimento de 4 ºC/s. A resposta TL do alpha-CaSiO3 é linear para a dose < 10 Gy e, em seguida, apresenta um comportamento supralinear até 7 kGy, depois disso entra em saturação. O comportamento de TL muda muito pouco dopando com B, Cd e Dy, enquanto o dopado com o Eu traz mudanças. Além disso, o polycrystal beta-CaSiO3 exibe três picos TL em 124, 250 e 306 ºC. Todos estes picos têm um comportamento linear no intervalo de doses de cGy a 1 Gy. Depois disso, as respostas de TL são supralineares até cerca de 3 kGy e depois são saturadas. Policristais sintéticos de CaSiO3 (aqueles dopados e não dopados) foram também irradiados com nêutrons de um reator de pesquisa nuclear. Os nêutrons térmicos reagem com o Ca, Si e O através do processo (n, gamma), toda ou parte da radiação gama emitida nessa reação é absorvida pela amostra e é responsável pela indução de TL. A energia total emitida pela reação (n, gamma) na amostra de CaSiO3 não dopado foi calculada analiticamente.Além disso, simulações de Monte Carlo usando o código de transporte de radiação MCNP5 foram realizadas no Centro de Engenharia Nuclear no IPEN para calcular a dose depositada na amostra de CaSiO3 pela interação com os nêutrons do reator, encontrando doses variando de 42 Gy até 21 kGy. As curvas de TL do CaSiO3, após a exposição à radiação do reator, exibem o principal pico proeminente de TL em torno de 234 - 259 ºC. A Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) foi usada para estudar os centros de defeitos induzidos nos policristais de alpha- e beta-CaSiO3 por irradiação gama e para identificar os centros responsáveis pelo processo de TL. Para beta-CaSiO3, três centros de defeitos contribuem para o espectro observado à temperatura ambiente. O centro I com os principais valores g = 2.0135, 2.0094 e 2.0038 é atribuído ao íon O- e o centro parece ser o centro de recombinação para os picos de TL em 124, 147, e 306 ºC. O Centro II que exibe um valor g isotrópico de 2.00025 é identificado como um centro F+. Também é observado que o centro F+ é um centro de recombinação para vários picos de TL. O centro III é atribuído a um centro de Ti3+ exibindo um tensor g ortorrômbico com valores principais de g1 = 1.9830, g2 = 1.9741 e g3 = 1.9046. Este centro está associado aos picos de TL em 124 e 147 ºC. O espectro de emissão TL de beta-CaSiO3 mostra duas bandas de emissão em 370 e 520 nm. Além disso, pastilhas de CaSiO3 foram irradiadas com um feixe de prótons de 160 MeV e com um feixe de íons de carbono de 290 MeV/n no sincrotron HIMAC no Instituto Nacional de Ciências Radiológicas (NIRS) em Chiba, Japão. As pastilhas de silicato de cálcio apresentaram um pico de TL em 120 ºC e um pico proeminente em 270 ºC quando irradiados com próton e feixe de íons de carbono. A dose lida no leitor Harshaw TL apresentou boa concordância com as doses encontradas na câmara de ionização no caso de feixes de p
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 06.12.2019
    • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      GONZALES LORENZO, Carlos David. Produção de policristais sintéticos de CaSiO3 e seu estudo como novos detectores de radiação gama, nêutrons térmicos e íons acelerados. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-28012020-144614/. Acesso em: 16 abr. 2026.

    • APA

      Gonzales Lorenzo, C. D. (2019). Produção de policristais sintéticos de CaSiO3 e seu estudo como novos detectores de radiação gama, nêutrons térmicos e íons acelerados (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-28012020-144614/

    • NLM

      Gonzales Lorenzo CD. Produção de policristais sintéticos de CaSiO3 e seu estudo como novos detectores de radiação gama, nêutrons térmicos e íons acelerados [Internet]. 2019 ;[citado 2026 abr. 16 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-28012020-144614/

    • Vancouver

      Gonzales Lorenzo CD. Produção de policristais sintéticos de CaSiO3 e seu estudo como novos detectores de radiação gama, nêutrons térmicos e íons acelerados [Internet]. 2019 ;[citado 2026 abr. 16 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-28012020-144614/

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