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• W811895271 abstract "In this work a pyroeletric detector system is described for measuring the energy fluence rate (intensity) of x-ray pulses in the ortovoltage range (from 80 to 300 kVp), consisting of a pyroeletric chamber, a microcontrolled circuit, and a liquid crystal display (LCD). The radiation was produced by an ortovoltage equipment Siemens Stabilipan II. The pyroeletric chamber consists essentially of a pyroeletric detector and a current-to-voltage converter that has an operational amplifier OPA 111 (Burr-Brown) as the main component. The electrical pulses produced by the radiation was measured with an oscilloscope and a microcontrolled circuit associated to a LCD. The pyroelectric detector response to a radiation pulse showed linear relationship between the peak electric signal produced by the detector and the intensity of the x-ray pulses in some materials used. The PZT fe showed the most sensibility for a bigger voltage range being thus the most adjusted for measuring the intensity of radiation X. The precision, resolution, and sensibilities of the pyroelectric detector system, with the different pyroeletric sensors, associated with his low cost, relatively simple construction, and easiness for using the device, can turn it very useful for measuring the intensity of radiation produced by ortovoltage equipments. Key-words: Pyroeletric sensor, Ortovoltage, X-Ray, Energy fluence rate, Radiation intensity. Introducao_____________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Implementacao de um Sistema Detector Piroeletrico para Medicao de Intensidade de Radiacao X na Faixa de Ortovoltagem 1 Capitulo 1 INTRODUCAO A ideia de utilizar-se do efeito piroeletrico para detectar radiacao foi formulada pela primeira vez por Ta [1]. Posteriormente os materiais ferroeletricos encontraram larga aplicacao em termometria remota e na deteccao e medida de radiacao nao ionizante como, por exemplo, o infravermelho [2] e [3]. Os detectores piroeletricos diferem de outros detectores termicos tais como termopares e termistores nas seguintes caracteristicas: 1) Respondem a derivada da temperatura; 2) Apresentam tempos de resposta menores, uma vez que nao necessitam atingir o equilibrio termico para efetuar as medidas. Hester et al. [4] foram os primeiros a utilizar um material piroeletrico para detectar radiacao ionizante. Eles mediram grandes pulsos de radiacao γ (∼10 a 1000 Gy). Kremenchugskii e Strakovskaya [5] e [6] constataram que detectores construidos com BaTiO3 podem medir radiacao γ com taxas de dose de ate 13 Gy/s e que eles possuem alta durabilidade, mesmo quando submetidos a radiacao intensa. A saida do detector nao mudou as caracteristicas do material, permanecendo praticamente inalterada para uma dose acumulada de exposicao de 3x10 Gy. Os detectores piroeletricos diferem de detectores tipicos de radiacao ionizante como câmaras de ionizacao, TLDs, dosimetros semicondutores, nas seguintes caracteristicas: 1) Sao sensiveis a um grande espectro da radiacao, do infravermelho ate o ultravioleta; 2) Respondem quase instantaneamente (10 s) a qualquer variacao na intensidade da radiacao; 3) Respondem linearmente com a intensidade da radiacao. Introducao_____________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Implementacao de um Sistema Detector Piroeletrico para Medicao de Intensidade de Radiacao X na Faixa de Ortovoltagem 2 Em 1984, M. H. de Paula et al. [7] descreveram o dosimetro de radiacao piroeletrico (PERD) utilizado para medir taxa de fluencia de energia de um feixe continuo de radiacao X, na faixa de diagnostico. A instrumentacao basica consistia de um detector construido com PZT, um chopper para comutar a radiacao e um amplificador lock-in. Beddar e Higgins [8] utilizaram detectores ferroeletricos na dosimetria de eletrons. Cruvinel et al. [9] empregaram piroeletricos para medir correntes produzidas por feixes de protons. Crestana et al. [10] descreveram uma nova tecnica para deteccao de neutrons termicos utilizando cerâmicas piroeletricas. De Carvalho et al. [11] propuseram dois metodos termicos para medir a fluencia de energia de um pulso de raios-X, utilizando detectores piroeletricos e fotoacusticos. O transdutor piroeletrico empregado foi o PZT. A fonte de radiacao era uma unidade industrial que nao podia produzir pulsos de radiacao. Estes foram produzidos por um comutador, acionado por um motor de corrente continua. O tempo de exposicao foi de 0,26 s , a distância da fonte ao detector foi de 7 cm. A faixa de tensao do equipamento foi de 50 a 90 kVp, com correntes entre zero e 20 mA. A. A. Carvalho e A. J. Alter [12] efetuaram medicoes de raios X na faixa de diagnostico de 50 a 140 kVp, utilizando como fonte de radiacao um instrumento que podia variar o tempo de exposicao de 0,8 a 6,0 s. A resposta de um detector piroeletrico a um pulso de radiacao foi explicada atraves de um modelo teorico no qual entravam como parâmetros a constante de tempo termica do detector e a constante de tempo eletrica do detector e seu circuito pre-amplificador. J. B. Romero [13] efetuou medicoes de radiacao X na faixa de mamografia com um PZT, em seu trabalho de dissertacao de mestrado. Utilizou um osciloscopio digital para medir a amplitude dos pulsos eletricos produzidos pelo detector e seu circuito preamplificador. A resposta do detector mostrou-se linear com a intensidade da radiacao. A. L. Brassalotti e A. A. de Carvalho utilizaram um detector de metaniobato de chumbo [14] e M. H. de Paula et al. detector de niobato de litio para medir a intensidade de raios X tambem na faixa de mamografia [15]. A resposta dos detectores mostrou-se linear com a intensidade da radiacao. Introducao_____________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Implementacao de um Sistema Detector Piroeletrico para Medicao de Intensidade de Radiacao X na Faixa de Ortovoltagem 3 Na pesquisa bibliografica efetuada nao foi encontrado nenhum artigo que aborde a utilizacao de detectores piroeletricos para medir a intensidade de radiacao X na faixa de ortovoltagem. Neste trabalho sera estudada a resposta do detector a um pulso de radiacao, uma vez que sera utilizado um equipamento de ortovoltagem pertencente ao Hospital Universitario da UFMS de Campo Grande (Siemens, Stabilipan II) capaz de produzir pulsos de radiacao. Sao equipamentos de raios X que operam com quilovoltagem entre 120 e 300 kVp (ortovoltagem). Trata lesoes de pele ou com infiltracao ate cerca de 3cm de profundidade, como, por exemplo, a irradiacao preventiva dos queloides operados, dos hemangiomas e dos carcinomas basocelulares. O equipamento proposto tera, portanto, a funcao de aferir as doses produzidas por equipamentos de ortovoltagem, relacionando sua intensidade (W/m2) com a tensao (Volts) de resposta produzida pela dose fornecida ao equipamento de afericao desenvolvido. Fundamentos Teoricos____________________________________________________ ______________________________________________________________________ Implementacao de um Sistema Detector Piroeletrico para Medicao de Intensidade de Radiacao X na Faixa de Ortovoltagem 4 Capitulo 2 FUNDAMENTOS TEORICOS 2.1 O Efeito Piroeletrico Quando um elemento piroeletrico sofre uma variacao de temperatura, cargas superficiais sao produzidas em uma direcao particular, em consequencia da reorganizacao de sua polarizacao espontânea, ou seja, do seu vetor polarizacao. Este fenomeno foi denominado piroeletricidade pela primeira vez por Brewster [16]. Se a variacao de temperatura do elemento piroeletrico for uniforme, entao o efeito piroeletrico pode ser descrito pela equacao:" @default.
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