5. Academic Entrepreneurship and its impacts
5.5 Conclusion and implications
As fibras cintilantes plásticas mais comuns são formados por um núcleo de poliestireno (n=1,58) com uma pequena percentagem de flúor orgânico, e as bainhas são de polimetilmetracrilato (n=1,49) ou fluoretos de polimetracrilato (n =1,42).
Os diâmetros típicos variam entre poucas décimas de milímetro e alguns milímetros. Para fibras ópticas plásticas, que são de pequeno diâmetro, há uma diminuição no rendimento de luz absorvida devido à inibição da transferência de energia que ocorrer da matriz de plástico para as moléculas orgânicas de flúor que são a fonte de luz de cintilação.
Muitas das fibras plásticas são deste tipo, formadas por uma solução de dois componentes na qual o flúor orgânico é distribuído numa matriz sólida. Para um rendimento máximo de luz, em pequenas dimensões, é utilizada uma concentração de flúor relativamente elevada. Outras fibras consistem num sistema formado por três componentes, em que um deslocador de comprimento de onda é fornecido como um componente adicional, normalmente outra molécula orgânica, que tem como função absorver a luz de cintilação primária e reemiti-la num comprimento de onda superior. [KNO89].
As fibras ópticas cintilantes de plástico apresentam muitas vantagens, para serem utilizadas como dosimetros, no entanto apresentam algumas limitações. Um exemplo é a geração de luz de Cherenkov, que provoca uma variação no sinal de produzido [LAM08].
A luz de Cherenkov é gerada na fibra óptica quando partículas carregadas viajam mais rápido do que
c /n
, ondec
é a velocidade da luz no vácuo en
é o índice de refracção do material. O sinal da luz de Cherenkov é muito dependente da configuração da fibra óptica e do feixe de radiação, especialmente do ângulo formado entre o feixe de electrões e o eixo da fibra [BED04]. Quando o comprimento da fibra no61
campo de radiação e o ângulo são mais ou menos constantes entre cada medida, a luz de Cherenkov pode ser proporcional à dose recebida [LAM08].
De acordo com a relação de Mach a luz de Cherenkov é emitida num cone de abertura em relação à direcção da partícula incidente dada por:
n
1
cos
(2.20)Assim a velocidade limiar para a produção de luz de Cherenkov é 1nou
n c
v .
Uma vez que a energia cinética de uma partícula livre é dada por:
2 2 2
)
1
(
mc
c
m
c
m
E
c
e
e
sendo 1 12 1 1(1/n)2 , obtemos para o plástico com n=1,58 uma energia cinética mínima para a produção de luz de Cherenkov de aproximadamente 150 keV. De notar que esta energia será a energia mínima dos electrões secundários postos em movimento por fotões, pelo que o limiar para estes será sempre ligeiramente superior (o valor exacto depende do tipo de material) [FRE05].
Na dosimetria com cintiladores para energias superiores, é necessário remover a luz de Cherenkov, para tal vários métodos têm sido utilizados. Um dos métodos o descrito por Beddar et al (1992), que consistia em colocar uma segunda fibra, para medir a luz de Cherenkov na fibra, que seria subtraída ao sinal do cintilador. No entanto este processo traz duas desvantagens, a primeira é que as duas fibras podem gerar sinais de fundo diferentes e a segunda é o aumento da espessura do dosimetro e do número de detectores de luz necessários [BED92].
O segundo método descrito por Clift et al, está relacionado com o facto do processo de emissão de radiação de Cherenkov ser um processo rápido e o processo de cintilação um processo lento e assim utiliza-se um cintilador com uma constante de decaimento longa para maximizar a luz de cintilação emitida entre cada impulso do gerador de radiação. No entanto, este método tem a desvantagem, que toda a luz de cintilação que é produzida fora do período de detecção é perdida, o que reduz a sensibilidade do detector [CLI02].
62
O terceiro método descrito por Boer et al, que explora a diferença espectral entre a luz gerada no cintilador e a luz de Cherenkov.
Como a intensidade do espectro da radiação de Cherenkov é proporcional a 3
λ (onde λ é o comprimento de onda da luz de Cherenkov), utilizando um cintilador
com um comprimento de onda elevado de emissão, filtramos a luz de pequenos comprimentos de onda, a magnitude da luz de Cherenkov relativamente ao sinal do cintilador pode ser reduzida [BOE93].
O quarto método para reduzir a luz de Cherenkov foi demonstrado por Fontbonne et al que criaram um método que refere que o espectro de Cherenkov é independente da energia dos electrões e do ângulo de incidência na fibra, medindo dois comprimentos de onda separados é suficiente para subtrair a radiação de Cherenkov. O primeiro comprimento de onda na região do pico da luz, e o segundo onde existe pouca luz de cintilação é principalmente sinal de fundo. Desde que o espectro de Cherenkov seja conhecido a relação entre as intensidades nas duas regiões pode ser usada para determinar o valor do sinal de Cherenkov e de cintilação.
Todos os métodos descritos, descrevem a eliminação da radiação de Cherenkov depois de ser produzida na fibra, J. Lambert et al [LAM08] desenvolveram outro método que consistia na utilização de uma fibra de núcleo de ar para transmitir a luz de cintilação através de uma superfície reflectora colocada no interior. Como os electrões não produzem luz de Cherenkov no ar, pois o seu índice de refracção é muito próximo da unidade. Assim o núcleo de ar transmite a luz de cintilação mas elimina a luz de Cherenkov.
A gama de energias utilizadas na maior parte do estudo desta tese estão abaixo do limiar de produção de radiação de Cherenkov [WIL99], portanto este problema não se coloca, excepto para os testes com a fonte de Ir-192.
63