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RESUMO
Este
trabalho visa estudar possíveis procedimentos
para a determinação de espectros de fótons,
gerado por um tubo raios X, utilizados em
diagnóstico médico (RXD) que opera na faixa
de 20 a 150 kV, permitindo, assim, o
estabelecimento mais preciso das qualidades
dos feixes de RXD, contribuindo para diminuir
as incertezas nos processos de calibração de
câmaras de ionização. Com esta finalidade,
foram selecionados dois tipos de detectores,
um detector de telureto de cádmio e zinco (CZT)
e outro de germânio (HPGe planar). A interação
do feixe de raios X com estes detectores
fornece uma distribuição de altura de pulsos
(DAP) que não representa o espectro
verdadeiro de fótons incidentes, devido à
presença de fótons escapes-K, espalhamento
Compton, e ao fato da eficiência de detecção
diminuir abruptamente com o aumento da energia
dos fótons. Uma análise detalhada destes
efeitos espúrios envolvidos na detecção foi
realizada com a utilização do código MCNP
4B (código computacional para transporte de nêutrons
e fótons) na modelagem dos detectores. Um
procedimento de desmembramento (stripping)
é descrito para implementação em um
computador pessoal para o detector HPGe,
obtendo assim, o real espectro de energia de fótons
do aparelho de raios X. As curvas de resposta
do detector, obtidos por modelagem, foram
comparadas com dados obtidos
experimentalmente, utilizando-se fontes
pontuais. A validade deste método é testada
por comparação com os espectros teóricos
para as condições do tubo de raios X e, também,
comparando-se os valores de kerma no ar
determinados para este detector e medidos por
uma câmara de ionização padrão secundário.
ABSTRACT
This
work aims an evaluation of procedures for
photons spectrum determination, produced by a
X ray tube, normally used for medical
diagnoses which operation voltage ranges from
20 to 150 kVp, to allow more precise
characterization of the photon beam. The use
of spectrum analysis will contribute to reduce
the uncertainty in the ionization camera
calibrations. For this purpose, two kinds of
detectors were selected, a Cadmium Zinc
Telluride (CZT) and a planar HPGe detectors.
The X ray interaction with the detector’s
crystal produces, by electronic processes, a
pulse high distribution as an output, which is
not the true photon spectrum, due to the
presence K shell escape peaks, Compton
scattering, and to the fact that the detectors
efficiency diminishes rapidly with the
increase of the photon energy. A detailed
analysis of the contributing factors to
distortions in the spectrum is necessary and
was performed by Monte Carlo calculation with
the MCNP 4B computer code. In order to
determine the actual photon spectrum for a X
ray tube a spectra stripping procedure is
described for the HPGe detector. The
detector’s response curves, determined by
the Monte Carlo calculation, were compared to
the experimental ones, for isotropic point
sources. For the methodology validation,
stripped spectra were compared to the
theoretical ones, for the same X ray tube’s
settings, for a qualitative evaluation. The
air kerma rate calculated with the photon
spectra were compared to the direct
measurement using an ionization chamber, for a
quantitative evaluation.
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