Sistema polimérico luminescente para dosimetria 3D da radiação gama.

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.