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Title: Sistema polimérico luminescente para dosimetria 3D da radiação gama.
Authors: Sousa, João Leno Antônio de
metadata.dc.contributor.advisor: Bianchi, Rodrigo Fernando
Ferreira, Giovana Ribeiro
Keywords: Polímeros
Radiação
Dosímetros
Issue Date: 2016
metadata.dc.contributor.referee: Freire, Rodrigo Teixeira Santos
Savedra, Melissa Fabíola Siqueira
Citation: SOUSA, João Leno Antônio de. Sistema polimérico luminescente para dosimetria 3D da radiação gama. 2016. 92 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.
Abstract: A determinação de campo de radiação é atualmente uma necessidade no controle e monitoramento de tratamentos terapêuticos e processos de irradiação industriais. Neste contexto, o desenvolvimento de dosímetros capazes de aferir, verificar e acompanhar tais processos no espaço é de grande importância. O presente trabalho tem por objetivo desenvolver um sistema luminescente tridimensional que apresente resposta ótica em tempo real quando exposto a radiação gama (60Co - 2.200 TBq ou 60.000 Ci). Para atingir esse objetivo foi preparado um sistema 3D (da ordem de cm3) à base de poli[2-metóxi,5-(2’etil-hexiloxi)-p-fenilenovileno (MEH-PPV) em matriz incolor, inerte e atóxica de policloreto de vinila (PVC) e plastificante diisononil ciclohexano-1,2-dicarboxilato (DINCH). O MEH-PPV foi escolhido por apresentar efeitos de fotoxidação e variação de cor quando exposto tanto à radiação gama (60Co), quanto à luz azul. Assim, para fins de avaliação sistemática da resposta ótica das estruturas DINCH:MEH-PPV:PVC, filmes (área ~ 1 cm2) e cilindros (diâmetro ~ 5 mm, altura  10 mm) foram inicialmente expostos à luz azul (LED, max = 450 nm). Em seguida, estruturas 3D foram expostas a diferentes doses (de 1 kGy a 250 kGy) de radiação gama. Como característica mecânica, os sistemas apresentaram módulo de elasticidade de 23 GPa e alongamento de 254%. Tais resultados são típicos de materiais com propriedades elásticas e demonstram claramente que o sistema DINCH:MEH-PPV:PVC pode ser empregado como um sólido deformacional, ou seja, um gel. Além disso, observou-se que o material é homogêneo (em escala ótica) e apresenta variação perceptível de mudança de cor com a dose (i.e., sensibilidade a olho nu) da ordem de 1 kGy, atingindo o incolor com 250 kGy. Resultados de FTIR confirmam processos fotoxidativos do MEH-PPV que, por sua vez, estão relacionados a mudança de cor do vermelho ao incolor e, portanto, a queda e deslocamento para menores comprimentos de onda dos espectros de fluorescência e absorção do DINCH:MEH-PPV:PVC. Tais resultados não deixam dúvidas quanto ao potencial que polímeros luminescentes apresentam para desenvolvimento de sistemas sólidos tridimensionais para medição, aferição e verificação de campo de radiação gama. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Abstract: The determination of the radiation field is currently a need for monitoring and control of therapeutic treatments and industrial irradiation processes. In this context, the development of dosimeters able to measure, verify and monitor such processes in space is of great importance. This study aims to develop a three-dimensional light-emitting optical system that provides real-time response when exposed to gamma radiation (60Co - 2.200 TBq ou 60.000 Ci). To achieve this goal, was prepared a 3D system (around cm3) was produced based on poly[2-methoxy-5-(2’-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene] (MEH-PPV) in colorless, inert and non-toxic matrix of polyvinyl chloride (PVC) and plasticizer 1,2-cyclohexane dicarboxylic acid diisononyl ester (DINCH). The MEH-PPV was chosen because it has effects of photooxidation and color variation when exposed either to gamma radiation (60Co) and blue light. So for systematic assessment purposes the optical response of DINCH:MEH-PPV:PVC structures, films (area ~ 1 cm2) and cylinders (diameter ~ 5 mm, height ~ 10 mm) were initially exposed to blue light (LED, max = 450 nm). Then 3D structures were exposed to different doses (1 kGy to 250 kGy) of gamma radiation. As a mechanical characteristic, the systems presented modulus of 23 GPa and stretching of 254%. These results are typical of materials with elastic properties and it clearly demonstrate that the system DINCH:MEH-PPV:PVC can be used as deformable solid, i. e., a gel. Furthermore, it was observed that the material is homogeneous (in optical level) and presents perceptible changes in color with dose (i.e., sensitivity to the naked eye) from ~ 1 kGy to 250 kGy, dose that it becomes colorless. FTIR results confirm photooxidation processes in MEH-PPV, and it consequent color change from red to colorless associated with the shift to shorter wavelengths of absorption and fluorescence spectra of DINCH:MEH-PPV:PVC. These results leave no doubt as to the potential of luminescent polymers have for the development of three-dimensional solid systems for measurement, calibration and verification of gamma radiation field.
Description: Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/6834
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 26/07/2016, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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