LiF TLD response study for mixed fields characterization

A Terapia por Captura de Nêutrons, NCT (Neutron Capture Therapy) é uma técnica radioterápica em que a energia útil do tratamento vem da energia liberada em uma reação nuclear e não do feixe primário, como comumente utilizado em outros procedimentos radioterápicos. O Boro, por constituir-se em um elemento de baixa toxicidade e por apresentar um isótopo (10B) com alta seção de choque para a reação 10B(n,α)7Li tem sido o elemento mais utilizado nas pesquisas que visam o aprimoramento e a promoção desta técnica, derivando daí o termo BNCT (Boron Neutron Capture Therapy). Para fins de pesquisa em BNCT foi construída ao longo de um dos extratores de feixes (BH - Beam Hole) do reator IEA-R1 uma instalação, onde filtros e moderadores são posicionados entre o núcleo do reator e a posição de irradiação com o objetivo de modular o feixe de irradiação, otimizando a componente útil do feixe, os nêutrons térmicos, e reduzindo os contaminantes, raios gama e nêutrons em outras faixas energéticas. Tem-se realizado estudos visando a implementação de melhorias na caracterização e otimização do feixe obtido nesse arranjo instalado no BH-3. Atualmente a monitoração dos nêutrons é feita através de folhas de ativação, e a componente gama pelo TLD-400. Uma nova metodologia de monitoração tem sido estudada pelo grupo. A referida técnica consiste em usar TLDs de tipos diferentes, ou seja, que possuam sensibilidades distintas aos nêutrons térmicos, em virtude de diferenças na concentração dos isótopos de Lítio. No estudo dessa nova metodologia têm sido usados os TLD-600 e TLD-700. Este trabalho propõe uma metodologia usando o par TLD-100 e TLD-700. Inicialmente foi verificada a reprodutibilidade das respostas dos TLDs 700, 400 e 100 frente a campos gama puro e campos mistos, gama e nêutron. Campos estes obtidos em arranjos usando fontes de 60Co e 241AmBe. A partir de simulações usando o VI MCNP5 foi projetado e construído um Irradiador de campos mistos, que permitiu expor os dosímetros em campos mistos com diferentes espectros energéticos. As condições criadas no irradiador permitiram verificar, como a resposta do TLD é modificada pelas mudanças no espectro energético de um campo misto gama e nêutrons de baixo fluxo. O irradiador de campo misto permitiu condições para estabelecer uma relação entre o formato da curva termoluminescente e a composição do campo misto. A relação estabelecida relaciona o fluxo relativo e a razão entre a resposta das duas regiões de interesse dos TLDs 700 e 100. A partir de campos mistos com condições controladas, esse trabalho permitiu verificar a viabilidade do uso do par de TLD-100 e TLD-700 para monitoração de nêutrons térmicos na instalação de BNCT.Neutron Capture Therapy (NCT), is a radiotherapy technique in which the useful treatment energy comes from the energy released in a nuclear reaction and not from the primary beam, as commonly used in other radiotherapc procedures. Boron, an element of low toxicity presents an isotope (10B) with high cross-section for the (n, α) reaction and therefore has been the element mostly used in research aimed at the improvement and promotion of this technique, deriving hence the term BNCT (Boron Neutron Capture Therapy). For BNCT research purposes, a facility was built along one of radiation extractors of the IEA-R1 reactor. In this facility filters and moderators are positioned between the reactor core and the irradiation position aiming to modulate the irradiation beam by optimizing the useful component of the beam, thermal neutrons, and reducing its contaminants, gamma rays and neutrons in higher energy bands. We have conducted studies aimed at implementing improvements in the characterization of and optimization of the beam. Currently, neutron flux monitorion is done through activation foils, and the gamma component by TLD-400. A new methodology has been studied by the group. The technique consists in using different types of TLD, having different sensitivities to thermal neutrons due to differences in the concentration of lithium isotopes. In the study of this new methodology TLD 600 and TLD-700 have been used. This work presents a series of studies in order to apply a methodology using the TLD-100 and TLD-700 pair. TLDs 700, 400 and 100 responses pure gamma and mixed irradiation fields, obtained in arrangements using a 60Co and AmBe sources, were evaluaterd. MCNP simulations were run in order to both discriminating the radiation components and designing one mixed fields irradiator, which allowed exposing dosimeters in mixed fields with different energy spectra. The conditions created in the irradiator allowed to verify, as the TLD response is modified by changes in the energy spectrum of a mixed gamma neutron fields. VIII This irradiator provided irradiation conditions so to establish a relationship between the shape of the LiF glow curves and the composition of the mixed field. This work has shown the feasibility of using the TLD-100 and TLD-700 pair for gamma and thermal neutrons monitoration in the BNCT facility