Uso do método de Monte Carlo para simulação e detecção do espectro de raios-X gerado com feixes de elétrons em alvo de Molibdênio, utilizando o Geant4

The huge demand for procedures involving ionizing radiation promotes the need for safe methods of experimentation considering the danger of their biological e ects with consequent risk to humans. Brazilian's legislation prohibits experiments involving this type of radiation in humans through Decree 453 of Ministry of Health with determines that such procedures comply with the principles of justi cation, optimization and dose limitation. In this line, concurrently with the advancement of available computer processing power, computing simulations have become relevant in those situations where experimental procedures are too cost or impractical. The Monte Carlo method, created along the Manhattan Project duringWorldWar II, is a powerful strategy to simulations in computational physics. In medical physics, this technique has been extensively used with applications in diagnostics and cancer treatment. The objective of this work is to simulate the production and detection of X-rays for the energy range of diagnostic radiology, for molybdenum target, using the Geant4 toolkit. X-ray tubes with this kind of target material are used in diagnostic radiology, speci cally in mammography, one of the most used techniques for screening of breast cancer in women. During the simulations, we used di erent models for bremsstrahlung available in physical models for low energy, in situations already covered by the literature in earlier versions of Geant4. Our results show that although the physical situations seems qualitatively adequate, quantitative comparisons to available analytical data shows aws in the code of Geant4 Low Energy source

Emprego da fluorescência de raios X por dispersão de energia para o mapeamento de troncos de árvores em Campinas, São Paulo

Dendrochemistry is based on the determination of elements retained in tree rings, which can be useful to characterize environmental occurrences. This work shows elemental mappings obtained by EDXRF of the cross section of a tree stem. The tree is originated from a polluted area in Campinas, São Paulo. Some profiles, as the sulfur one, show variations that can be attributed to external contributions, whereas the silicon one can be inferred to a protection defense natural mechanism. Besides being simultaneous and multielementar, the main advantages here are its performance through a non-destructive sample treatment and the ease of operation of XRF equipments.

Quantificação de antimônio em garrafas de politereftalato de etileno (PET) brasileiras por fluorescência de raios-X e avaliação quimiométrica para verificar a presença de pet reciclado através do teor de ferro

Antimony is a common catalyst in the synthesis of polyethylene terephthalate used for food-grade bottles manufacturing. However, antimony residues in final products are transferred to juices, soft drinks or water. The literature reports mentions of toxicity associated to antimony. In this work, a green, fast and direct method to quantify antimony, sulfur, iron and copper, in PET bottles by X-ray fluorescence spectrometry is presented. 2.4 to 11 mg Sb kg-1 were found in 20 samples analyzed. The coupling of the multielemental technique to chemometric treatment provided also the possibility to classify PET samples between bottle-grade PET/recycled PET blends by Fe content.

Análise da pozolanicidade da cinza da casca da castanha do caju pelo método de difratometria de raios X

Atualmente, o aproveitamento de resíduos na construção civil tem sido estimulado, uma vez que esse setor apresenta-se como um dos maiores consumidores de materiais naturais em seus processos e produtos. As cinzas ocupam lugar de destaque entre os resíduos agroindustriais por resultarem de processos de geração de energia. Grande parte dessas cinzas possui atividade pozolânica, podendo ser utilizada como substituto parcial do cimento Portland, resultando numa economia significativa de energia e custo. Este trabalho faz parte de uma pesquisa mais ampla, a qual busca avaliar a viabilidade técnica da cinza da casca da castanha de caju (CCCC) como adição mineral em matrizes de cimento Portland, como também, propor uma metodologia de análise de cinzas agroindustriais. Aplicou-se a técnica de difratometria de raios X para avaliar a reatividade do hidróxido de cálcio pela cinza da casca da castanha de caju em pastas, empregaram-se teores de substituição entre 2,5 e 30,0% e os difratogramas das pastas foram comparados com os das pastas confeccionadas com sílica ativa, executados sobre as mesmas condições de ensaio. Os resultados apontam para a ausência de reatividade pozolânica da CCCC com o cimento Portland.

Caracterização das qualidades de radiação de uma ampola de raios X com ânodo de tungsténio no âmbito da mamografia

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Otimização da técnica de micro Fluorescência de Raios- X para o estudo de ossos

Nos países desenvolvidos, as doenças reumáticas são o grupo de doenças mais fre-quentes da espécie humana, sendo por isso o primeiro motivo de consulta nos cuidados de saúde primários e a principal causa de incapacidade temporária para o trabalho e de reformas antecipadas por doença/invalidez (Canhão & Branco, 2013). O estudo destas doenças torna-se cada vez mais urgente visto que estas têm tendência crescente, tendo em conta os atuais esti-los de vida e o aumento da longevidade da população. Nesta dissertação foi estudada e otimi-zada a técnica de Micro Fluorescência de Raios-X (μ-XRF) de forma a permitir um estudo de elementos maioritários e elementos traço em ossos com doenças reumáticas, tendo em espe-cial atenção a razão Ca/P, já que, por estudos até agora efetuados, esta razão é considerada um biomarcador adequado para a avaliação da saúde dos ossos. Foram então verificados os erros aleatórios e sistemáticos existentes nesta técnica e concluiu-se quais os tipos de parâme-tros que devem ser tidos em conta para este estudo, tais como corrente, tensão do tubo, filtros, entre outros. As amostras foram ainda analisadas com a técnica de PIGE (Particle Induced Gamma-ray Emission) e comparados os resultados com os de μ-XRF de forma a avaliar a in-fluência da topologia da amostra. Pretende-se que este estudo seja o início do desenvolvimen-to de um método alternativo de diagnóstico precoce de doenças reumáticas, conduzindo a um tratamento mais eficaz e melhorando assim a qualidade de vida da população.

Requalificação de um espectrómetro Kratos XSAM 800 para espectroscopia de fotoelectrões de Raios-X

A espectroscopia de fotoelectrões de raios-X (XPS - X-ray Photoelectron Spectroscopy)é uma das técnicas de análise de superfícies mais importantes e mais usadas em diversasáreas científico-tecnológicas e industriais. Com ela é possível determinar quantitativa equalitativamente a composição elementar e a composição química aproximada, respectivamente,e estrutura electrónica dos elementos presentes para diferentes tipos de materiais. O laboratório de ciência de superfícies do Departamento de Física da FCT-UNL encontra-se equipado com um sistema de ultra-alto vácuo Kratos XSAM 800 contendo a instrumentação necessária para se realizar XPS. No entanto, o equipamento precisava de uma requalificação. O controlo e aquisição de dados do espectrómetro era feito por um computador PDP11 de 16-bits que actualmente não é comercializado e não tem qualquer suporte técnico por parte do fabricante. Foi substituído por um computador moderno e por uma placa genérica de aquisição de dados. Para que a análise quantitativa pela técnica de XPS seja precisa, é necesssário fazer a caracterização do sistema. Isso implica o conhecimento de parâmetros como a função de transmissão do espectrómetro e a linearidade da resposta do sistema de detecção. Foi feito um estudo da linearidade da resposta do sistema de detecção e determinou-se experimentalmente a função de transmissão do espectrómetro. Os resultados obtidos para a função de transmissão mostraram estar qualitativamente de acordo com os resultados obtidos por outros na literatura. A transmissão da coluna óptica do analisador de energia de electrões foi posteriormente submetida a um processo de optimização, através da implementação de um algoritmo evolutivo diferencial para optimização de funções, recorrendo a linguagem de programação gráfica LabVIEWTM.

Fluorescência de raios-X aplicada ao estudo de ossadas humanas

O trabalho desenvolvido nesta dissertação visa o estudo da composição elementar de restos humanos (séculos XVIII-XIX) por fluorescência de raios-X dispersiva em energia (EDXRF). Os tecidos analisados, ossos, dentes, cabelos e massa encefálica, pertenciam a um conjunto de corpos exumadosda Ermida do Espírito Santo, em Almada (Portugal). Os resultados foram obtidos pela análise complementar de duas montagens experimentais: EDXRF com geometria triaxial e -EDXRF com geometria convencional. A primeira técnica permite obter melhores limites de deteção para matrizes de baixo Z. A configuração com um micro feixe e a análise em condições de vácuo permite melhorar os limites de deteção para os elementos mais leves. Os resultados obtidos para os indivíduos analisados puderam ser correlacionados, em alguns casos, com os hábitos alimentares e com o habitat, nomeadamente a exposição a elementos tóxicos. Adicionalmente, foi também avaliada a possibilidade de contaminação post-mortem dos corpos, a partir do local de inumação. Os elementos detetados em ambas as técnicas foram Ca, Fe, Cu, Zn, Br, Sr e Pb. Observaram-se níveis elevados de Zn e Sr para os ossos, que são indicativos de uma dieta rica em carne e peixe, respetivamente. Alguns indivíduos revelaram concentrações elevadas de Pb e Zn na polpa do dente. Estes elementos poder~ao ter sido resultado de uma da acumulação o ante-mortem e indicar o hábito do tabaco. Os resultados mostram um indivíduo que apresenta concentrações bastante elevadas de Pb, especialmente na massa encefálica, polpa do dente e ossos esponjosos. A contaminação poderá ter sido resultado da exposição ante-mortem de Pb, eventualmente devida ao trabalho efetuado numa fundição. Ademais, outro indivíduo apresentou uma concentração elevadíssima de Hg no cabelo. Neste caso, a hipótese proposta mais provável é a aplicação de um composto à base de Hg, para fins medicinais, possivelmente para a desinfestação de piolhos.

Modificação da virulência do virus do mixoma provocada pelos raios X

Foi estudada a ação dos raios X sôbre a vírus sêco do mixoma dos coelhos. Ao atingir a incidência dos raios X a concentração de 294.000 r até 378.000, quando desapareceu tôda a atividade patogênica do vírus, nem todos os animais inoculados adquiriam a moléstia, passando a evoluir a mesma em alguns dêsses animais de forma muito mais lenta que a presente nas testemunhas. concordando com esta sintomatologia, o exame histopatológico do material colhido no ponto de lesão mais intensa de animais atacados com mixoma de evolução lenta, revelou a existência de lesões menos extensas e intesas que aquelas presentes nos animais inoculados com o vírus normal, o que mostra terem os raios X determinado uma diminuição da virulência do vírus do mixoma, mas não uma mutação. Os animais inoculados sucessivamente com vírus irradiado acima de 378.000 r, portanto inativados, foram, após 30 dias, inoculados com vírus de virulência íntegra, adquirindo, no entanto, a infecção mixomatosa com todos os caracteres típicos, o que revelou não conservar o vírus do mixoma inativado pelos raios X as suas propriedades antigênicas, não conferindo, portanto, proteção contra inoculações ulteriores de vírus mixomatoso virulento.

Avaliação da macroporosidade e da densidade de partículas do solo através da microtomografia de raios-x

A Ciência do Solo procura compreender e modelar os fenômenos ocorridos no solo, principalmente na zona não saturada. Como o entendimento de muitos desses fenômenos exige determinações em escalas que permitam incorporar aos modelos a variabilidade de poros e agregados, desenvolveu-se, na Embrapa Instrumentação Agropecuária, um tomógrafo de raios-X, de resolução micrométrica, com o objetivo de se obterem imagens, de forma não-destrutiva, de amostras de solo, com resolução espacial igual ou inferior a 100 μm. Foi possível projetar e construir um equipamento, de alta resolução, com baixo custo, comparativamente aos equipamentos comerciais disponíveis, cujos preços são proibitivos para aplicações em solo. Obtiveram-se imagens de amostras de solos com estrutura deformada, compostos por agregados de 212 a 250 μm, nos quais foram identificados poros medindo 100 μm ou menos. Poros dessas dimensões foram visualizados, também, em tomografias de amostras compostas de grãos de areia de 1 mm e capilares de vidro com diâmetros internos de 100, 200 e 300 μm. Tomografias de amostras não deformadas de solos evidenciaram, além de poros de 200 a 800 μm, partículas de alta densidade não-detectáveis com a tomografia de resolução milimétrica.