Espectroscopia de raios X na faixa de energia de 5 a 200 keV, utilizando fotodiodos PIN de silício

• Main Author: Marcia de Carvalho Silva
• Other Authors: Silvio Bruni Herdade
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2001
• Subjects: Espectroscopia; Fotodiodos; Radiodiagnóstico; Raios-X; Photodiodes; Radiology; Spectroscopy; X-rays
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02082013-163614/

O conhecimento da distribuição espectral da radiação X emitida por unidades de radiodiagnóstico fornece importantes informações, que podem ser aplicadas aos programas de Garantia de Qualidade e de Proteção Radiológica. Detectores que utilizam fotodiodos PIN de Si como ponta de prova vêm sendo utilizados nos últimos anos devido, principalmente, ao seu baixo custo e por trabalharem a temperatura ambiente, não precisando dos tanques de nitrogênio líquido necessários em detectores de Ge e Si(Li). Embora, a princípio, os fotodiodos PIN tenham uma pior resolução, quando comparada com os detectores de Ge, ela é suficientemente boa para a maior parte das aplicações em radiodiagnóstico. Além disso, o desenvolvimento de sistemas refrigerados termoelétricamente e de pré-amplificadores de baixo ruído têm feito com que os fotodiodos PIN cheguem a resoluções comparáveis às do Ge. Este trabalho visa estabelecer as propriedades de detectores constituídos por fotodiodos PIN de Si e desenvolver o processo de correção dos espectros brutos para a eficiência do detector e outros fatores pertinentes, a fim de se obter o espectro real emitido por equipamentos de radiodiagnóstico. Espectros de radiação de equipamentos de radiodiagnóstico obtidos experimentalmente foram comparados com espectros teóricos calculados a partir de um modelo semi-empírico. Além disso, foram obtidos espectros de radiação emitidos por unidades de mamografia, espalhados por um objeto simulador de mama. Como aplicação direta dos espectros medidos experimentalmente, foram desenvolvidas metodologias para a determinação da tensão aceleradora de tubos de Raios X (kVp), para fins de calibração de medidores de kVp, e da camada semi-redutora (CSR) dos feixes de interesse. === Knowledge of the spectral distribution of radiation emitted by radiodiagnostic units provides important information, which can be applied to the Quality Assurance and Radiological Protection programs. Detectors which utilize Silicon PIN Photodiodes have been increasingly used in recent years, due to their low cost and being worked with at room temperature, the liquid nitrogen containers used with Ge and Si(Li) detectors not being necessary. Although, initially, the PIN photodiodes have a poorer energy resolution, as compared with Ge detectors, it\'s good enough for most purposes. Moreover, the development of thermoelectrically cooled systems and low noise level pre-amplifiers have resulted in PIN photodiodes achieving comparable resolutions to Ge ones. This work seeks to establish the properties of detectors made with Silicon PIN photodiodes and to develop the correctional process of the raw specffa both for the efficiency of the detector and other relevant factors, with the aim of obtaining the true spectrum emitted by radiodiagnostic equipment. The radiation spectra of radiodiagnostic equipment experimentally obtained were compared with theoretical spectra calculated from a semi-empirical model. Furthermore, mammography x-ray spectra scattered by a breast simulator were obtained. As a direct application of these experimentally measured spectra, methodologies were developed to determine the peak kilovoltage (kvp) of X-Ray tubes, to be able to calibrate kVp meters, and the half-value layer (HW) of the beams of interest.