Manufacturing and calibration of boron thin films for the 10B(n,alfa)7 Li reaction rate measurement in the boron neutron capture therapy

O princípio de funcionamento da Terapia por Captura de Nêutrons pelo Boro (BNCT, Boron Neutron Capture Therapy) é a entrega seletiva de uma maior quantidade de átomos de boro às células cancerígenas do que àquelas saudáveis, seguida da irradiação com nêutrons que irá induzir a emissão de partículas a e íons de recuo de 7Li através da reação nuclear 10B(n,a)7Li. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para quantificar a taxa da reação de interesse através do uso da montagem de filmes finos de boro acoplados a detectores CR-39, que detectam as partículas a e os íons de recuo de 7Li. Este detector é composto por átomos de hidrogênio, carbono e oxigênio, os quais interagem com nêutrons rápidos e as partículas resultantes destas reações (de espalhamentos e de captura de nêutrons) também são detectadas pelo próprio detector. Deste modo, é possível quantificar, ao mesmo tempo, a reação 10B(n,a)7Li e a contribuição de nêutrons rápidos do fluxo. Essas medidas são fundamentais para os estudos de biodistribuição de átomos de 10B e de microdosimetria dos tecidos irradiados com nêutrons, levando ao planejamento da terapia em si. Os filmes finos de boro foram confeccionados por dois métodos, Deposição de Solução Química (CSD, Chemical Solution Deposition) e deposição por sputtering, e irradiados com nêutrons no reator nuclear IEA-R1 localizado no IPEN/CNEN. Os resultados obtidos para a caracterização e a calibração dos filmes finos de boro, além da calibração dos detectores CR-39 são aqui analisados. Foi possível confeccionar, por ambos os métodos, filmes finos de boro homogêneos e calibrar o sistema de filme fino de boro acoplado a detector CR-39 para a medida da taxa da reação 10B(n,a)7Li e para a determinação da componente rápida do fluxo de nêutrons através do uso de filmes finos de urânio e tório, respectivamenteThe working principle of the Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is the selective delivery of a greater amount of 10B atoms to the tumor cells than to the healthy ones, followed by neutron irradiation that will induce the emission of a particles and 7Li recoil ions through the nuclear reaction 10B(n,a)7Li. The goal of this work is to develop a methodology to quantify the reaction rate of interest using an assembly of boron thin film coupled to CR-39 detector, which detects the a particles and the 7Li recoil ions. This detector is composed of atoms of hydrogen, carbon and oxygen, which interacts with fast neutrons and the resulting particles from these scattering and capture processes are also detected by the CR-39 detector. In this way, it is possible to quantify, at the same time, the reaction 10B(n,a)7Li and the fast neutrons contribution to the flux. Those measurements are fundamental to the 10B biodistribution studies and tissue microdosimetry, leading to the therapy planning itself. The boron thin films were manufactured using two methods, Chemical Solution Depostion and sputtering deposition, and irradiated with neutrons at the nuclear reactor IEA-R1 located at IPEN/CNEN. The results obtained for the boron thin films characterization and calibration, as well as the CR-39 detectors calibration are analyzed here. It was possible to manufacture with both methods homogeneous boron thin films and to calibrate the assembly of boron thin film coupled to CR-39 detector for measuring the 10B(n,a)7Li reaction rate and determining the fast component of the neutron flux through the use of uranium and thorium thin films, respectivel