Employment of the Technique of Radiotracers for Analysis of Industrial Filters

The main aim of this work is to develop a methodology to evaluate the characteristics of porous media in filter using the radio-tracing technique. To do this, an experimental prototype filter made up of an acrylic cylinder, vertically mounted and supported on the lower side by a controlled leaking valve was developed. Two filters (spheres of acrylic and silica crystals) were used to check the movement of the water through the porous media using 123I in its MIBG (iodine-123-meta-iodo benzyl-guanidine) form. Further up the filter an instantaneous injection of the substance makes it possible to see the passage of radioactive clouds through the two scintillatory detectors NaI (2x2)” positioned before and immediately after the cylinder with the filtering element (porous media). The are caused by the detectors on the passage of the radioactive cloud are analyzed through statistical functions using the weighted moment method which makes it possible to calculate the Residence-Time (the amount of time the tracer takes to thoroughly pass through the filter) per the equation of dispersion in tubular flow and the one-directional flow of the radiotracer in the porous media.

VISSIM Calibration for Urban Freeways, 2015

In urban areas, interchange spacing and the adequacy of design for weaving, merge, and diverge areas can significantly influence available capacity. Traffic microsimulation tools allow detailed analyses of these critical areas in complex locations that often yield results that differ from the generalized approach of the Highway Capacity Manual. In order to obtain valid results, various inputs should be calibrated to local conditions. This project investigated basic calibration factors for the simulation of traffic conditions within an urban freeway merge/diverge environment. By collecting and analyzing urban freeway traffic data from multiple sources, specific Iowa-based calibration factors for use in VISSIM were developed. In particular, a repeatable methodology for collecting standstill distance and headway/time gap data on urban freeways was applied to locations throughout the state of Iowa. This collection process relies on the manual processing of video for standstill distances and individual vehicle data from radar detectors to measure the headways/time gaps. By comparing the data collected from different locations, it was found that standstill distances vary by location and lead-follow vehicle types. Headways and time gaps were found to be consistent within the same driver population and across different driver populations when the conditions were similar. Both standstill distance and headway/time gap were found to follow fairly dispersed and skewed distributions. Therefore, it is recommended that microsimulation models be modified to include the option for standstill distance and headway/time gap to follow distributions as well as be set separately for different vehicle classes. In addition, for the driving behavior parameters that cannot be easily collected, a sensitivity analysis was conducted to examine the impact of these parameters on the capacity of the facility. The sensitivity analysis results can be used as a reference to manually adjust parameters to match the simulation results to the observed traffic conditions. A well-calibrated microsimulation model can enable a higher level of fidelity in modeling traffic behavior and serve to improve decision making in balancing need with investment.

Caractérisation et optimisation d'un détecteur à scintillation à 2 points

Ce projet de recherche s’inscrit dans le domaine de la dosimétrie à scintillation en radiothérapie, plus précisément en curiethérapie à haut débit de dose (HDR). Lors de ce type de traitement, la dose est délivrée localement, ce qui implique de hauts gradients de dose autour de la source. Le but de ce travail est d’obtenir un détecteur mesurant la dose en 2 points distincts et optimisé pour la mesure de dose en curiethérapie HDR. Pour ce faire, le projet de recherche est séparé en deux études : la caractérisation spectrale du détecteur à 2-points et la caractérisation du système de photodétecteur menant à la mesure de la dose. D’abord, la chaine optique d’un détecteur à scintillation à 2-points est caractérisée à l’aide d’un spectromètre afin de déterminer les composantes scintillantes optimales. Cette étude permet de construire quelques détecteurs à partir des composantes choisies pour ensuite les tester avec le système de photodétecteur multi-point. Le système de photodétecteur est aussi caractérisé de façon à évaluer les limites de sensibilité pour le détecteur 2-points choisi précédemment. L’objectif final est de pouvoir mesurer le débit de dose avec précision et justesse aux deux points de mesure du détecteur multi-point lors d’un traitement de curiethérapie HDR.

Conception et caractérisation d'un dosimètre à fibre scintillante pour des applications en imagerie diagnostique et interventionnelle

Cette thèse a pour sujet le développement d’un détecteur à fibre scintillante plastique pour la dosimétrie des faisceaux de photons de basses énergies. L’objectif principal du projet consiste à concevoir et caractériser cet instrument en vue de mesurer la dose de radiation reçue au cours des examens d’imagerie diagnostique et interventionnelle. La première section est consacrée à la conception de six différents systèmes et à l’évaluation de leur performance lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements de hautes et basses énergies. Tous les systèmes évalués présentaient un écart type relatif (RSD) de moins de 5 % lorsqu’ils étaient exposés à des débits de dose de plus de 3 mGy/s. Cette approche systématique a permis de déterminer que le tube photomultiplicateur répondait le mieux aux conditions d’exposition propres à la radiologie. Ce dernier présentait une RSD de moins de 1 % lorsque le débit de dose était inférieur à 0.10 mGy/s. L’étude des résultats permis également de suggérer quelques recommandations dans le choix d’un système en fonction de l’application recherchée. La seconde partie concerne l’application de ce détecteur à la radiologie interventionnelle en procédant à des mesures de dose à la surface d’un fantôme anthropomorphique. Ainsi, plusieurs situations cliniques ont été reproduites afin d’observer la précision et la fiabilité du détecteur. Ce dernier conserva une RSD inférieure à 2 % lorsque le débit de dose était supérieur à 3 mGy/min et d’environ 10 % au débit le plus faible (0.25 mGy/min). Les mesures sur fantôme montrèrent une différence de moins de 4 % entre les mesures du détecteur et celles d’une chambre d’ionisation lors du déplacement de la table ou du bras de l’appareil de fluoroscopie. Par ailleurs, cette différence est demeurée sous les 2 % lors des mesures de débit de dose en profondeur. Le dernier sujet de cette thèse porta sur les fondements physiques de la scintillation dans les scintillateurs plastiques. Les différents facteurs influençant l’émission lumineuse ont été analysés afin d’identifier leur contribution respective. Ainsi, la réponse du détecteur augmente de près d’un facteur 4 entre un faisceau de 20 kVp et 250 kVp. De ce signal, la contribution de la fluorescence produite dans la fibre claire était inférieure à 0.5 % lorsque les fibres étaient exposées sur 10 cm par des faisceaux de 20 à 250 kVp. Le phénomène d’extinction de la fluorescence par ionisation a également été étudié. Ainsi, l’atténuation du signal variait en fonction de l’énergie du faisceau et atteignit environ 20 % pour un faisceau de 20 kVp. En conclusion, cette étude suggère que les détecteurs à fibres scintillantes peuvent mesurer avec précision la dose de radiation reçue en imagerie diagnostique et interventionnelle, mais une calibration rigoureuse s’avère essentielle.