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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR CENTRO REGIONAL DE CIÊNCIAS NUCLEARES DO NORDESTE Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares JOSÉ FERNANDO DA SILVA FILHO UTILIZAÇÃO DO TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO PARA MEDIÇÃO DA UNIFORMIDADE DO CAMPO DE RADIAÇÃO EM MAMOGRAFIA Orientador: Prof. Dr. Luiz Antônio Pereira dos Santos Recife 2018
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR
COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR
CENTRO REGIONAL DE CIÊNCIAS NUCLEARES DO NORDESTE
Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares
JOSÉ FERNANDO DA SILVA FILHO
UTILIZAÇÃO DO TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO PARA MEDIÇÃO DA
UNIFORMIDADE DO CAMPO DE RADIAÇÃO EM MAMOGRAFIA
Orientador: Prof. Dr. Luiz Antônio Pereira dos Santos
Recife
2018
JOSÉ FERNANDO DA SILVA FILHO
UTILIZAÇÃO DO TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO PARA MEDIÇÃO DA
UNIFORMIDADE DO CAMPO DE RADIAÇÃO EM MAMOGRAFIA
Dissertação submetida ao Programa de Pós-
Graduação em Tecnologias Energéticas e
Nucleares para obtenção do título de Mestre em
Ciências, Área de Concentração: Aplicações de
radioisótopos na indústria e medicina.
Orientador: Prof Dr Luiz Antônio Pereira dos Santos
Recife
2018
Catalogação na fonte
Bibliotecário Carlos Moura, CRB-4 / 1502
S586u Silva Filho, José Fernando da.
Utilização do transistor bipolar de junção para medição da
uniformidade do campo de radiação em mamografia. / José Fernando da
Silva Filho. - Recife: O Autor, 2018.
75 f. : il., tabs.
Orientador: Prof. Dr. Luiz Antônio Pereira dos Santos.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco.
CTG. Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Energéticas e
Nucleares, 2018.
Inclui referências bibliográficas, anexos e apêndices.
1. Mamografia. 2. Uniformidade do campo de radiação. 3.
Transistor bipolar de junção. I. Santos, Luiz Antônio Pereira dos,
orientador. II. Título.
UFPE
CDD 621.48 (21. ed.) BDEN/2018-08
JOSÉ FERNANDO DA SILVA FILHO
UTILIZAÇÃO DO TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO PARA MEDIÇÃO DA
UNIFORMIDADE DO CAMPO DE RADIAÇÃO EM MAMOGRAFIA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Tecnologias Energéticas e
Nucleares da Universidade Federal de
Pernambuco, como requisito parcial para a
obtenção do título de Mestre em Ciências.
Aprovada em: 06/02/2018.
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________
Profº. Dr. Luiz Antônio Pereira dos Santos (Orientador)
Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste
__________________________________________________________
Profº. Dr Carlos Alberto Brayner de Oliveira Lira (Examinador Interno)
Universidade Federal de Pernambuco
______________________________________________________
Profa. Drª. Divanizia do Nascimento Souza (Examinador Externo)
Universidade Estadual de Sergipe
AGRADECIMENTOS
Agradeço a DEUS, criador do céu e da terra e de toda alma vivente, por ter dispensado
sabedoria e forças para lograr os objetivos deste trabalho.
A minha família, para a qual estive muito ausente durante o período do curso, e mesmo
assim me encorajou a chegar ao final.
À empresa Scients pela concessão do eletrômetro e ter colaborado na técnica de
polarização do TBJ para tornar possível a realização deste trabalho.
Ao professor Luiz Antônio, como experiente orientador que soube trilhar o melhor
caminho para encaixar as ideias na direção correta, denotando acurada visão científica que
juntamente com a professora da UFMG, Maria do Socorro Nogueira, corroborou com os
propósitos na empreitada deste trabalho.
Ao meu amigo Sidney Rodrigues e família que em muito dividimos as mesmas
dificuldades durante todo o trajeto do curso.
Ao meu colega Davi Soares, pelos preciosos e decisivos conselhos e dicas científicas
sobre transistor e radiação ionizante e ao colega de curso Gideon Lopes sobre suas
orientações e dicas sobre metrologia na radiologia.
Aos demais funcionários do laboratório de física-médica do CRCN/NE que subsidiaram
na materialização deste trabalho, colocando à disposição o sistema de mamografia para que
realizássemos os experimentos.
RESUMO
A mamografia é uma técnica de raios X de diagnóstico por imagem muito importante para
antecipar o diagnóstico do câncer de mama e reduzir consideravelmente as chances de morte
em quase 95% dos pacientes, quando a doença é descoberta em seu estágio inicial. Na
verdade, tal exame radiográfico pode alcançar o sucesso se o resultado da imagem for de alta
qualidade. No equipamento de mamografia existem vários parâmetros que desempenham um
papel importante na qualidade da imagem radiográfica. Um dos parâmetros é a uniformidade
do campo de radiação. Entre os vários testes de controle de qualidade em mamografia, ainda
não existe uma metodologia de eletrônica fina (como uma tecnologia de instrumentação
nuclear) para medições da uniformidade do campo de radiação. Nesse sentido, o objetivo
deste trabalho foi estudar a viabilidade do transistor bipolar de junção como um sensor de
radiação para medir a uniformidade do campo de radiação em feixes de raios X de
mamografia. A resposta do transistor foi comparada com o detector padrão (a câmara de
ionização), e os resultados mostram que o transistor bipolar de junção pode ser utilizado como
um sensor de radiação para medir a uniformidade do campo de radiação.
Palavras-chave: Mamografia. Uniformidade do campo de radiação. Transistor bipolar de
junção.
ABSTRACT
Mammography is a very important imaging diagnostic X-ray technique to anticipate the
diagnosis of breast cancer and reduce the chances of death in almost 95% of patients if the
disease is discovered in its early stages. In fact, such a radiographic examination can achieve
success if the result of the image has high quality. In mammography equipment there are
several parameters that play an important role in the quality of the radiographic image. One of
the parameters is the uniformity of the radiation field. Among the various quality control tests
in mammography, there is still no fine electronics methodology (as a nuclear instrumentation
technology) for measurements of the radiation field uniformity. In this sense, the objective of
this work was to study the viability of the bipolar junction transistor as a radiation sensor for
measuring the uniformity of the radiation field in mammography X-ray beams. The transistor
response was compared with the standard detector (the ionization chamber), and the results
show that the bipolar junction transistor could be used as a radiation sensor for measuring the
uniformity of the radiation field.
Keywords: Mammography. Uniformity of the radiation field. Bipolar junction transistor.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Composição de um equipamento de raios X tipo mamográfico..............................14
Figura 2 – Esquema de grandezas dosimétricas em mamografia.............................................15
Figura 3 – Fantoma de mamografia – padrão ACR..................................................................18
Figura 4 – Esquema de colimação luminosa do feixe de raios X.............................................19
Figura 5 – Suporte de exame da mama.....................................................................................20
Figura 6 – Geometria do efeito anódico...................................................................................21
Figura 7 – Deslocamento de cargas elétricas na junção PN.....................................................23
Figura 8 – Transistor Bipolar de Junção...................................................................................24
Figura 9 – Polarização do TBJ e simbologia do transistor NPN..............................................24
Figura 10 – Regiões características do TBJ..............................................................................25
Figura 11 – Arquitetura do TBJ Darlington NPN.....................................................................26
Figura 12 – Transistor Bipolar de Junção com encapsulamento TO-92...................................29
Figura 13 – Eletrômetro EFF 1506, Scients®
............................................................................30
Figura 14 – Notebook e rádio digital de comunicação.............................................................30
Figura 15 – Sistema de medição da Radcal Corporation®
........................................................31
Figura 16 – Medidor de tensão Diavolt Universal da PTW®
....................................................32
Figura 17 – Equipamento de mamografia Lorad M III.............................................................32
Figura 18 – Esquema de irradiação do TBJ para sensibilidade................................................33
Figura 19 – Papel milimetrado para estudo da uniformidade do campo de radiação...............35
Figura 20 – Esquema de irradiação do TBJ para a uniformidade do campo de raios X...........36
Figura 21 – Processo de medição da taxa de dose....................................................................37
Figura 22 – Relação entre kVnominal e a corrente de coletor do TBJ ( C)...................................39
Figura 23 – Corrente elétrica média de coletor para TU1 no eixo x.........................................40
Figura 24 – Corrente elétrica média de coletor para TU1 no eixo y...............………...…..….41
Figura 25 – Corrente elétrica média de coletor para TU2 no eixo x.........................................42
Figura 26 – Corrente elétrica média de coletor para TU2 no eixo y.........................................43
Figura 27 – Curva de degradação dos transistores TD1, TD2 e TD3.......................................44
Figura 28 – Medição da taxa de dose no eixo x........................................................................46
Figura 29 – Medição da taxa de dose no eixo y........................................................................47
Figura 30 – Valores normalizados do transistor TU1 e a taxa de dose – eixo x.......................48
Figura 31 – Valores normalizados do transistor TU1 e a taxa de dose – eixo y.......................48
Figura 32 – Valores normalizados do transistor TU2 e a taxa de dose – eixo x.......................49
Figura 33 – Valores normalizados do transistor TU2 e a taxa de dose – eixo y.......................49
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Periodicidade dos TCQ para mamografia...............................................................17
Tabela 2 – Fatores técnicos mais usados clinicamente em mamografia...................................22
Tabela 3 – Fatores técnicos de operação...................................................................................33
Tabela 4 – Sensibilidade do TS1 (β = 2650) ............................................................................38
Tabela 5 – Sensibilidade do TS2 (β = 6000) ............................................................................38
Tabela 6 – Sensibilidade do TS3 (β = 9400) ............................................................................38
Tabela 7 – Corrente elétrica média do coletor para TU1 no eixo x..........................................40
Tabela 8 – Corrente elétrica média do coletor para TU1 no eixo y..........................................41
Tabela 9 – Corrente elétrica média do coletor para TU2 no eixo x..........................................42
Tabela 10 – Corrente elétrica média do coletor para TU2 no eixo y........................................43
Tabela 11 – Medição da taxa de dose no eixo x........................................................................46
Tabela 12 – Medição da taxa de dose no eixo y........................................................................47
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
INCA Instituto Nacional do Câncer
ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária
MS Ministério da Saúde
GM Gabinete do Ministro
CNEN Comissão Nacional de Energia Nuclear
CAE Controle Automático de Exposição
EPI Equipamento de Proteção Individual
ACR American College of Radiology
CRCN/NE Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste
Mo Molibdênio
Rh Ródio
nA nanoampere
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO..............................................................................................12
2 REVISÃO DE LITERATURA......................................................................13
2.1 Mamografia……………………..…....…………………………………….....................13
2.1.1 Equipamento de mamografia.......………………....………………………....................13
2.1.2 Grandezas dosimétricas em mamografia........……….…………………………............14
2.1.2.1 Taxa de dose.................................................................................................................15
2.1.3 Controle de qualidade em mamografia...........................................................................16
2.2 Parâmetros do campo de raios X em mamografia…….………...…………............…18
2.2.1 Colimação do feixe de raios X........………………..……..………………….................18
2.2.2 Efeito anódico...........…………………...….………………...........................................20
2.2.3 Carga de trabalho do tubo de raios X.......………..………..............................................21
2.2.4 Justificativa dos fatores de exposição.......……….....…..................................................22
2.3 Materiais e dispositivos semicondutores…….……………………...…………….........23
2.4 Transistor Bipolar de Junção (TBJ)…….……………………..…………....................23
2.4.1 Princípio de funcionamento........…………….…………………...……….....................24
2.4.2 Transistor Darlington........……...…………….……………………...............................25
2.4.3 Transistor como detector de radiação.........……..………………......…….....................27
2.4.4 Danos da radiação no TBJ.........………………..……..…………………......................27
3 MATERIAL E MÉTODOS...........................................................................29
3.1 Transistores..…………...……………………….…………...……..................................29
3.2 Sistemas eletrônicos.………...………………….…………….........................................30
3.2.1 Eletrômetro......................................................................................................................30
3.2.2 Câmara de Ionização........................................................................................................31
3.2.3 Medidor de tensão elétrica não invasivo..........................................................................31
3.3 Equipamento de mamografia....……………………………………………....….…......32
3.4 Procedimentos de irradiação........………………...…………………............................33
3.4.1 Testes de sensibilidade dos transistores.................….………………………….............33
3.4.2 Testes de uniformidade do campo de radiação.........………………………...……........35
3.4.3 Testes de degradação dos transistores..............................................................................36
3.4.4 Medições da taxa de dose................................................................................................37
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO...................................................................38
4.1 Testes de sensibilidade dos transistores….......…….…………………..........................38
4.2 Testes de uniformidade do campo de radiação...…..………...……………..................39
4.3 Testes de degradação dos transistores............................................................................44
4.4 Medições da taxa de dose.................................................................................................45
5 CONCLUSÃO................................................................................................50
REFERÊNCIAS................................................................................................51
ANEXO A - Manual do fabricante do TBJ ZTX602 e ZTX603 TO92..............................56
ANEXO B - Manual do fabricante do TBJ ZTX604 e ZTX605 TO92..............................59
ANEXO C - Especificações geométricas do transistor Darlington....................................62
APÊNDICE A – Testes de sensibilidade do TBJ ZTX605 de ganhos 2650 (TS1), 6000
(TS2) e 9400 (TS3).................................................................................................................. 63
APÊNDICE B – Testes da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX603
(TU1) de ganho 2860............................................................................................................. 66
APÊNDICE C – Testes da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX605
(TU2) de ganho 5860... 69
APÊNDICE D – Medições da taxa de dose no campo de radiação em mamografia........72
12
1 INTRODUÇÃO
O câncer de mama é a doença que mais causa mortes em mulheres em todo o mundo. O
diagnóstico da mama com uso de radiação ionizante reduz as chances de morte em quase 95%
dos pacientes, se o câncer é descoberto em seu estágio inicial. A eficiência do exame mostra-
se em torno de 90% em relação a outros exames de imagem (INCA, 2009).
Acredita-se que a uniformidade do feixe de radiação favoreça a formação de uma boa
qualidade de imagem da mama, e a busca por essa qualidade traduz-se na constante
preocupação da comunidade científica em aprimorar controles de qualidade para desempenho
do equipamento, além de servir para minimizar os efeitos da dose de radiação no paciente
(BONTRAGER, 2003).
O efeito anódico mostra-se como um fator técnico de extrema importância na
distribuição dos feixes de raios X para produção da imagem. O efeito anódico é o processo de
distribuição diferenciada da intensidade dos fótons no campo de radiação, devido a geometria
de fabricação dos eletrodos. Portanto, é importante desenvolver equipamentos que mensurem
o perfil da intensidade do feixe de radiação e os aproveite melhor para a produção da imagem
radiográfica. O controle de qualidade do campo de radiação é feito com câmara de ionização
desde o início da descoberta dos raios X (BONTRAGER, 2003; BUSHONG, 2010).
O Transistor Bipolar de Junção (TBJ), embora não tenha sido projetado para ser
irradiado diretamente com raios X, tem se mostrado altamente sensível nos experimentos para
avaliar a intensidade do campo de radiação, gerando respostas constantes de corrente elétrica,
mostrando-se resistente na reutilização em novas irradiações. É um dispositivo de fácil
aplicação em circuitos eletrônicos e seu uso consiste na amplificação de sinais elétricos de
baixa intensidade. Suas dimensões reduzidas e a facilidade de aquisição devido ao baixo custo
fazem do componente uma das motivações para uso como sensor de radiação ionizante
(SANTOS, 2009; SANTOS et al., 2014).
O objetivo deste trabalho é de estudar a viabilidade de utilização do transistor bipolar de
junção para mensurar a uniformidade do feixe de raios X em mamografia. Para este estudo
foram realizados testes de sensibilidade, degradação e comparação da resposta com os
detectores convencionais.
13
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Mamografia
A mamografia é um exame de diagnóstico por imagem para investigar patologias que
acometem a glândula mamária feminina ou masculina. As patologias da mama são
classificadas em tumores benignos e malignos. Os tumores respondem por mais de 20% do
aparecimento de novos casos de câncer no mundo. O diagnóstico precoce da doença eleva as
chances de cura para mais de 95% dos pacientes, segundo o Instituto Nacional do Câncer,
sendo necessárias políticas de saúde para conter o avanço da doença (INCA, 2017).
2.1.1 Equipamento de mamografia
Os equipamentos de radiodiagnóstico devem estar de acordo com padrões de qualidade
nacionais e internacionais em que o Brasil tenha parte (ANVISA, 1998). A maioria dos
equipamentos de mamografia é composto de três partes: o console do operador, o pórtico e os
pedais de acionamento (Figura 1).
O console do operador é a parte informatizada do equipamento, geralmente separada do
pórtico, contém o monitor, o teclado para entrada dos dados do paciente e identificação dos
parâmetros de exposição e um anteparo de vidro plumbífero para proteção da radiação.
O pórtico é a parte mecânica de sustentação do braço em C. O pórtico tem a função de
controle de altura e rotação do braço em C para aquisição de diferentes incidências da mama.
O braço em C é onde se localiza o tubo de raios X, o colimador, o dispositivo de suporte
do receptor de imagem e placas de compressão da mama. Existe em cada lado do braço em C
botões para controle de altura, movimento de rotação, compressão, alteração do campo de luz
e colimação do feixe de raios X na área de recepção de imagem. A arquitetura projetada do
braço em C permite exames em pacientes na posição de pé, sentada ou deitada.
Os pedais de acionamento servem para controlar a altura e movimentos de rotação do
braço em C e do dispositivo de compressão da mama, permitindo que as mãos do operador
fiquem livres para o posicionamento do paciente.
14
Figura 1 - Composição de um equipamento de raios X tipo mamógrafo
Fonte: Adaptado do Manual de Operação Lorad MIV (2001)
2.1.2 Grandezas dosimétricas em mamografia
Mensurar a intensidade de radiação que pacientes e profissionais expostos recebem
constitui um parâmetro importante no programa de controle de qualidade e de proteção
radiológica.
Em mamografia a dosimetria é complexa e na literatura encontram-se muitos trabalhos
dedicados apenas ao tema. As grandezas de interesse em mamografia são Kerma no ar
incidente (Ka,i), Dose de entrada na pele (DEP) e Dose glandular média (DGM) (Figura 2),
estimadas a partir das definições básicas de Exposição, Kerma no ar e Dose absorvida
(DUARTE, 2012; XAVIER et al, 2014; XAVIER, 2015; TURNER, 2007).
Pórtico
Braço em C
Pedais de
acionamento
do Braço em C
Console do
operador
15
Figura 2 – Esquema de grandezas dosimétricas em mamografia
Fonte: O autor
A Portaria ANVISA/MS nº 453/98 estabelece o limite de até 10 mGy para a DEP e não
faz referência para a DGM, esta última tendo como base o limite estabelecido pelo Colégio
Americano de Radiologia em até 3 mGy. É comum em países precursores do programa de
triagem contra o câncer de mama (Suécia, Reino Unido, Noruega e Holanda) níveis de DGM
entre 0,8 e 2,5 mGy para mamografia convencional e nos demais países da Europa entre 1,2 a
1,5 mGy e a DEP entre 8,0 a 9,0 mGy (DUARTE, 2012; SILVESTRE, 2010).
2.1.2.1 Taxa de dose
A taxa de dose absorvida ( ) é o incremento da dose absorvida (dD) em um intervalo de
tempo (dt) em segundos. A dose absorvida (D) é a relação entre a energia média (d )
depositada em um meio de massa (dm), onde vale a equação D = d / dm (TAUHATA et al,
2014).
No Sistema Internacional (SI) a unidade de dose absorvida é J.Kg-1
, onde 1 J.Kg-1
=1
Gy, logo a taxa de dose absorvida é J.Kg-1
.s-1
= 1 Gy.s-1
, valendo a relação: = dD/dt.
A unidade de medida antiga de dose absorvida é o rad (radiation absorved dose), onde
100 rad = 1 Gy, que 1rad = 0,01 Gy = 10 mGy.
Ka,i
DEP
DGM
16
2.1.3 Controle de qualidade em mamografia
Testes de controle de qualidade (TCQ) é o conjunto de procedimentos técnicos e
periódicos que asseguram garantir a qualidade de um sistema de radiodiagnóstico (INCA,
2007; CNEN, 2014).
A Portaria da ANVISA/MS nº 453, de 01/06/1998, a Resolução da ANVISA/MS nº 64,
de 04/04/2003, e a Portaria do INCA/MS n° 2.898, de 28/11/2013, enfatizam realização
periódica de testes de controle de qualidade, a fim de que sejam garantidos os padrões de
desempenho mínimos que os equipamentos devam ter.
Testes mensais de controle de qualidade são exigidos em especial pela Portaria do
INCA/MS n° 2898, de 28/11/2013, para atender ao Programa Nacional de Qualidade em
Mamografia (PNQM), para fins de manutenção e existência de serviços de mamografia no
país. A Tabela 1 mostra os testes e as periodicidades organizadas para mamografia
sintetizando as legislações sobre o tema.
17
Tabela 1 – Periodicidade dos TCQ para mamografia
Ord
em
Testes de Controle de Qualidade
Periodicidade
Po
rta
ria
28
98
/13
Po
rta
ria
28
98
/13
Res
olu
ção
64
/03
Po
rta
ria
28
98
/13
Po
rta
ria
45
3/9
8
Po
rta
ria
45
3/9
8
Po
rta
ria
28
98
/13
Po
rta
ria
45
3/9
8
Bia
nu
al
An
ua
l
An
ua
l
Sem
estr
al
Men
sal
Sem
an
al
Diá
rio
Diá
rio
1 Alinhamento da placa de compressão X
2 Camada semi-redutora X X
3 Desempenho do CAE X
4 Desempenho do Controle da Densidade X
5 Dose de entrada na pele X
6 Exatidão do indicador e Reprodutibilidade da tensão do
tubo raios X
X X
7 Exatidão e Reprodutibilidade do tempo de exposição X X
8 Força de compressão X X
9 Integridade do Chassi X
10 Integridade dos EPIs X
11 Índice de Rejeição de Mamografias X
12 Luminância no negatoscópio X X
13 Limpeza dos Chassis X
14 Ponto focal X X
15 Processamento de imagem X X
16 Qualidade da imagem X X X
17 Reprodutibilidade e Linearidade de taxa de Kerma no ar X X
18 Reprodutibilidade do CAE X X
19 Sistema de colimação X X
20 Sensitometria X X
Fonte: O autor
18
O Programa Nacional de Qualidade em Mamografia (PNQM) é uma iniciativa do
Ministério da Saúde (MS) com a participação do Instituto Nacional do Câncer (INCA),
Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), vigilâncias sanitárias locais (Estaduais
e Municipais) e do Colégio Brasileiro de Radiologia (CBR), com o objetivo de garantir a
qualidade do exame em todos os serviços de mamografia no país. As ações do PNQM
envolvem verificação da legislação sanitária pertinente, da qualidade de imagem, do laudo
médico, dos testes de controle de qualidade e de dose no paciente (INCA, 2017; ANVISA,
1998).
No teste de controle de qualidade usa-se um fantoma recomendado pelo Colégio
Americano de Radiologia, feito de polimetilmetacrilato (PMMA) de dimensões 30 cm x 30
cm x 15 cm (Figura 3) (TAUHATA et al., 2014; ANVISA, 1998).
Figura 3 – Fantoma de mamografia – padrão ACR
Fonte:<www.konex.com.br>. Acessado em 29 de novembro de 2017.
2.2 Parâmetros do campo de raios X em mamografia
2.2.1 Colimação do feixe de raios X
Para que os feixes de raios X estejam posicionados na área de interesse, alinhados com
o receptor de imagem, a fim de reduzir a radiação espalhada, faz-se necessário uso de
limitadores do campo de raios X.
Os limitadores utilizados em radiodiagnóstico são: diafragmas, cones, cilindros e
colimadores ajustáveis. O colimador ajustável é um dispositivo regulável com localização
luminosa (lâmpada e espelho) que limita o campo visual de irradiação na região a ser
radiografada, ideal para mamografia (BIASOLI JR, 2016).
19
O dispositivo colimador localiza-se abaixo da ampola de raios X e opera no modo
automático e manual. No modo automático, o circuito de detecção identifica o tamanho do
receptor de imagem e da placa de compressão instalados, ajustando o tamanho do campo de
radiação de forma apropriada. Na colimação manual, todo o ajuste é controlado pelo operador
manualmente (Figura 4) (BIASOLI JR, 2016).
Figura 4 – Esquema de colimação luminosa do feixe de raios X
Fonte: Biasoli Jr (2016)
O suporte de exame da mama, localizado no braço C do pórtico, é um dispositivo que
delimita a base do campo de radiação e contém um suporte para alojar chassis com filmes
mamográficos de tamanhos 18x24 cm ou 24x30 cm (Figura 5).
Em termos de controle de qualidade, admite-se um desalinhamento entre as bordas do
campo visual do suporte de exame da mama e do campo de raios X menor que 2% da
distância foco-filme (DFoFi) (ANVISA, 1998). A distância entre a fonte de raios X e o
suporte de exame da mama é variável, conforme seja o fabricante, ficando entre 60 a 80 cm.
Sistema emissor de raios X
Colimador ajustável
Grupo primário
Espelho
Raio central
Colimador ajustável
Lâmpada
Grupo secundário
Feixe luminoso
Feixe de radiação
20
Figura 5 – Suporte de exame da mama
Fonte: Manual de operação do Sistema de Mamografia Lorad M III (1997)
2.2.2 Efeito anódico
Sabe-se que a produção dos raios X em equipamentos de radiodiagnóstico dá-se pela
aplicação de uma diferença de potencial (ΔU) entre dois eletrodos: o anodo e o catodo. Deste
último é de onde elétrons são acelerados para o anodo, provocando inúmeras colisões e assim
gerando os fótons de raios X (BUSHONG, 2010). A alta tensão elétrica aplicada aos eletrodos
é da ordem de dezenas de quilovolts, cujo valor depende do tipo de aplicação diagnóstica (20
– 40 kV, para mamografia; 70 – 90 kV, para odontologia; 100 – 140 kV, em tomografia
computadorizada; etc.).
Por causa da geometria dos eletrodos, o anodo constitui o alvo o qual tem uma
inclinação em relação à direção do feixe de elétrons (corrente elétrica do tubo de raios X), a
intensidade fotônica emitida na saída varia em pelo menos um dos eixos do campo de
radiação (BONTRAGER, 2003; SOARES, COSTA e FREITAS, 2011), o que é conhecido
Suporte
de exame
da mama
Entrada do
chassi com a
película
radiográfica.
21
como efeito anódico. Segundo Nogueira (2016), é importante que haja uniformidade da
intensidade fotônica no sentido transversal da mama, enquanto que no sentido longitudinal
deve-se aproveitar do efeito anódico para se ter intensidades diferentes conforme se aproxima
do tórax, onde a mama é mais espessa (SOARES e COSTA, 2010; LIMA, FOSCHINI e
MAGINI, 2001). A Figura 6 mostra simbolicamente a geometria do feixe de raios X para
aproveitamento do efeito anódico na geração de imagem radiográfica.
Figura 6 – Geometria do efeito anódico
Fonte: O autor
2.2.3 Carga de trabalho do tubo de raios X
O produto da corrente elétrica no tubo de raios X (dado em mA) pelo tempo de
exposição (dado em segundos) denomina-se de carga de trabalho (mAs), parâmetro este muito
utilizado em diversos equipamentos modernos e é um fator primário de controle de densidade
da imagem (BONTRAGER, 2003).
ϴ
Suporte de exame da mama
22
2.2.4 Justificativa dos fatores de exposição
Os fatores técnicos de operação (kVp, mAs e tempo) para produção de boa qualidade de
imagem da mama devem:
Evitar o aumento da dose no paciente;
Evitar produzir artefatos na imagem, devido ao movimento voluntário ou involuntário
do paciente, durante o tempo de exposição;
Controlar o campo de radiação, evitar a distorção da imagem e alinhar o raio central
no suporte de exame, por meio dos colimadores;
Estabelecer o menor ponto focal para produzir feixes de raios X que se concentrem
melhor no objeto radiografado no campo de radiação.
A Tabela 2 mostra resultados de estudos científicos sobre análise de imagens
mamográficas realizadas no Brasil e na Europa entre os anos de 2002 a 2015 com mais de
6200 mamografias, evidenciando os fatores técnicos mais usuais clinicamente (SILVA et al.,
2014; PEIXOTO, 2002).
Tabela 2 – Fatores técnicos mais usados clinicamente em mamografia
kVp ± 0,1 mAs ± 0,1 Média kVp Média mAs País de Estudo
23 - 31 80 - 160 27 120 Brasil, São Paulo
25 - 28 50 - 70 27 60 EUA
26/28/30 80/70/50 28 67 Portugal, Lisboa
26 – 30 89 - 135 28 96 Brasil, Pernambuco
28 - 30 102 - 300 29 205 Brasil, Rio Grande do Sul
Bontrager (2003), Duarte (2012), Xavier (2015)
Observa-se que, em mamografia, a uniformidade do campo de radiação deve existir ao
menos no eixo transversal da mama (NOGUEIRA, 2016) para evitar possíveis erros no
diagnóstico. Pois, além das grandezas como tensão de pico (kVp), carga de trabalho (mAs) e
o efeito anódico, a própria falta de uniformidade do campo pode contribuir para perda da
qualidade da imagem.
23
2.3 Materiais e dispositivos semicondutores
Materiais semicondutores possuem características intermediárias entre os condutores e
isolantes de corrente elétrica. Existem inúmeros tipos de materiais semicondutores, mas ainda
é comum que vários dispositivos eletrônicos tenham sua construção baseada em cristais
semicondutores. Na prática, para se ter um dispositivo eletrônico semicondutor tem-se que
dopar tais cristais com impurezas de forma a se ter os denominados cristais extrínsecos do
tipo P ou N (REZENDE, 2004). De fato, atualmente, a maioria dos dispositivos eletrônicos
semicondutores é baseada na junção PN (SZE, 2002), sobretudo aqueles que são usados como
detectores de radiação ionizante (LUTZ, 1999).
Em vários dispositivos eletrônicos, como o transistor bipolar de junção (TBJ), tem-se o
movimento de cargas elétricas negativas (elétrons) e positivas (lacunas) como ilustrado na
Figura 7 onde se tem uma junção PN (diodo polarizado diretamente).
Figura 7 - Deslocamento de cargas elétricas na junção PN
Fonte: O autor
2.4 Transistor Bipolar de Junção (TBJ)
O TBJ é um componente eletrônico semicondutor formado por duas junções PN e três
eletrodos: coletor (C), base (B) e emissor (E) (Figura 8). Entre coletor e emissor se alimenta
com uma fonte de tensão denominada VCE, e a base se alimenta com uma fonte de corrente IB
(Figura 9). A base é muito estreita de modo que quando o dispositivo é devidamente
polarizado os efeitos quânticos ocorrem e o TBJ se torna um amplificador de corrente elétrica
(SANTOS et al., 2013; LANDSHOFF, METHERELL e REES, 1997).
lacunas
V
elétrons
+ -
24
Figura 8 – Transistor Bipolar de Junção
Fonte: Monte (2014)
Figura 9 – Polarização do TBJ e simbologia do transistor NPN
Fonte: Santos et al. (2013)
2.4.1 Princípio de funcionamento
O transistor bipolar de junção (TBJ) trabalha em 3 modos de operação: saturação, ativa
e corte. O modo ativo ou modo de amplificação linear é quando se pretende utilizá-lo como
amplificador de sinais elétricos. Os modos de saturação e corte são ideais para aplicações
como chaveamento em circuitos lógicos (SEDRA e SMITH, 2007).
O modo de operação do TBJ depende do tipo de utilidade a que se destina, para que se
possa polarizá-lo adequadamente. O gráfico da Figura 10 mostra as regiões características de
funcionamento de um TBJ (MONTE, 2014).
IB
V
CE
25
Figura 10 – Regiões características do TBJ
Fonte: <http://macao.communications.museum/eng/main.html>. Acessado em 20 de novembro de 2017
Da análise do gráfico característico podem-se tirar as seguintes conclusões:
A família de curvas características da Figura 10 é obtida através do circuito elétrico
da Figura 9;
O gráfico mostra uma família de curvas de um transistor típico.
Se aumentar IB aumentará IC;
Se IB0< IB1, então não existirá IC, logo o TBJ trabalha como uma chave aberta,
determinando a região de corte;
Se IB> (IB5> IB4), então o TBJ entra na região de saturação;
O ganho (β) do TBJ obtém-se em qualquer ponto do gráfico e a partir de IB1> IB0
determina-se a região ativa;
2.4.2 Transistor Darlington
O transistor bipolar de junção tipo Darlington é um transistor especial constituído de
dois transistores em cascata (Figura 11) que proporciona um aumento efetivo no ganho da
corrente elétrica, e pode ser resumido na expressão β = β1+ β2+β1.β2, a qual será demonstrada
em seguida.
26
Figura 11 – Arquitetura do TBJ Darlington NPN
Fonte: Monte (2014) modificada
Analisando a relação entre as correntes do TBJ da configuração Darlington do circuito
acima, vê-se que as correntes IB1, IC1 e IE1, pertencem ao TBJ T1 e as correntes IB2, IC2 e IE2,
pertencem ao TBJ T2. Pode-se calcular o respectivo ganho pela lei de Kirchhoff para
correntes, conforme demonstrado nas equações seguintes:
IC = IC1 + IC2 (1)
E como IC = β.IB, então:
IC1 = β1.IB1 e IC2 = β2.IB2
(2)
Substituindo (2) em (1) obtêm-se:
IC = β1.IB1+ β2.IB2
(3)
E como IB2 = IE1 e IE1 = IC1 + IB1;
Assim como IB1 = IB;
Então:
IB2 = IB + IC1;
(4)
Substituindo (4) em (3), obtêm-se:
IC = β1.IB+ β2.(IB + IC1)
(5)
Onde:
IC = β1.IB+ β2.(IB + β1.IB); ou
IC = β1.IB+ β2.IB + β2.β1.IB
(6)
≈ β β
β
27
Evidenciando IB, tem-se:
IC = IB (β1+ β2 + β2.β1);
E como IC/IB = β
(7)
Logo:
β = (β1+ β2 + β2.β1).
(8)
2.4.3 Transistor como detector da radiação
Já existem estudos científicos que utilizaram transistores Darlington como detector de
radiação ionizante (SANTOS et al., 2013; SANTOS et al., 2014). No entanto, o uso de TBJ
para mensurar características de uniformidade do feixe de raios X em mamografia ainda não
existe na literatura.
Existem outras experiências com o uso de TBJ comum, por exemplo: o trabalho
desenvolvido por Alves (2014) com o TBJ BC846, que avaliou a dose em profundidade em
feixes de raios X diagnósticos; Silva (2016), que estudou o comportamento do TBJ quando
submetido a doses e taxas de dose equivalentes em tratamentos radioterápicos; Rego (2007),
que estudou o fototransistor bipolar de junção em espectroscopia de feixes de raios X na faixa
de radiodiagnóstico; Passos (2015), com estudos desenvolvidos com o TBJ BC856 na
dosimetria de feixe de elétrons em radioterapia; e Santos et al. (2008), que desenvolveu
estudos de viabilidade do uso de fototransistor para a dosimetria de tomografia
computadorizada e feixes de radiocirurgia estereotáxica e radiologia diagnóstica.
2.4.4 Danos da irradiação no TBJ
Com a submissão constante do TBJ à irradiação, alguns danos podem ocorrer no
material semicondutor, diminuindo sua eficiência de resposta como sensor. A gravidade do
dano depende do tipo de radiação e de sua energia. Ocorrem dois tipos básicos de danos
induzidos pela radiação: deslocamento atômico e ionização (LUTZ, 1999; SPIELER, 2005).
A ionização provoca a formação de pares elétrons-lacunas, formando uma concentração
de cargas e gerando um campo elétrico parasítico; enquanto que o deslocamento atômico
consiste no deslocamento dos átomos do cristal de suas posições de origem, alterando
características elétricas do dispositivo semicondutor (SILVA, 2016).
28
O deslocamento atômico depende da massa do material absorvedor, da radiação e da
energia dos fótons. Raios X não causam diretamente deslocamento atômico, se os fótons
incidentes no material não ultrapassarem a energia de 250 keV (SILVA, 2016; ALVES,
2014).
A ionização tem a maior probabilidade de induzir danos e pode ser medida em termos
de energia depositada em um volume de massa m do material, expressa em Gray (Gy), onde
1Gy = 1 J.kg-1
. Os dois tipos básicos de danos significam a degradação do ganho (ALVES,
2014).
29
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Transistores
Os componentes eletrônicos selecionados para os experimentos foram os transistores da
família ZTX, modelo Darlington, tipo NPN de potência média, para avaliar o nível de
sensibilidade aos raios X, para o estudo da uniformidade do campo de radiação e para o
estudo da degradação.
Para a sensibilidade foi empregado o TBJ ZTX605, de ganhos 2650, 6000 e 9400; e
para estudo da uniformidade do campo de radiação foram o TBJ ZTX603 de ganho 2860 e o
TBJ ZTX605 de ganho 5860; e para o teste de degradação foi utilizado outros TBJ ZTX605
de ganhos 2860, 5750 e 6000, todos de encapsulamento compatível com TO-92 (Figura 12).
Figura 12 – Transistor Bipolar de Junção com encapsulamento TO-92
Fonte: Santos et al (2013)
As características técnicas e geométricas dos transistores utilizados estão descritas no
manual do fabricante nos anexos A, B e C.
30
3.2 Sistemas eletrônicos
3.2.1 Eletrômetro
Para registro do sinal de corrente elétrica do TBJ foi usado o Eletrômetro modelo
EFF1506, marca Scients®
(Figura 13) conectado no modo sem fio a um computador (Figura
14).
Figura 13 – Eletrômetro EFF1506, Scients®
Fonte: O autor
Figura 14 – Notebook e rádio digital de comunicação
Fonte: O autor
Registro de uma
das medições da
corrente do
coletor no teste
de sensibilidade
do TBJ.
Rádio digital para
comunicação sem fio.
Antena do
eletrômetro para
comunicação
com o rádio
digital. Cabo de
conexão cuja
extremidade
oposta possui
garras de jacaré
que são
conectadas aos
eletrodos do
TBJ para
polarizá-lo.
31
3.2.2 Câmara de Ionização
A câmara de ionização, modelo 10X5-6M, fabricante Radcal Corporation®
foi utilizada
para medir os valores de taxas de dose dentro do campo de radiação do mamógrafo (Figura
15).
Figura 15 – Sistema de medição da Radcal Corporation®
Fonte:<http://www.radcal.com>. Acessado em 27 de novembro de 2017.
3.2.3 Medidor de tensão elétrica não invasivo
O medidor de tensão Diavolt Universal, marca PTW®
(Figura 16) foi empregado para
certificar que a tensão selecionada no painel de controle no console do operador do
equipamento de mamografia estivesse devidamente calibrada conforme orienta normas
nacionais. O medidor de tensão realiza múltiplas medidas em uma única exposição.
Câmara de ionização Modelo 10X5-6M
Eletrômetro Modelo 9015
32
Figura 16 – Medidor de tensão Diavolt Universal da PTW®
Fonte: <http://www.ptw.de/1872.html>. Acessado em 13 de dezembro de 2017
3.3 Equipamento de mamografia
Foi utilizado para os experimentos o sistema de mamografia Lorad M III (Figura 17),
ano de fabricação 1997, da Halogic Company®
, pertencente ao Laboratório de Física-Médica
do CRCN/NE, com fatores técnicos de operação descritos na Tabela 3.
Figura 17 – Equipamento de mamografia Lorad MIII
Fonte: O autor
Pórtico com
braço em C
Console do
Operador
Pedais de
acionamento
do pórtico
Tubo de
raios X
Braço em C
33
Tabela 3 – Fatores técnicos de operação
Tensão do tubo
(kVp)
Corrente do tubo
(mAs)
Tempo de
exposição
(s)
Filtros Ponto focal
22 a 34 1,7 (mínimo)
400 (máximo)
0,1 a 5,0 30 µ Mo
25 µ Rh
0,3 mm (grosso)
0,1 mm (fino)
Fonte: Manual de Operação do Sistema de Mamografia Lorad MIII (1997)
3.4 Procedimentos de irradiação
3.4.1 Testes de sensibilidade dos transistores
Os transistores bipolares de junção foram fixados no suporte de exame da mama com a
face plana do componente voltada para cima (face mais sensível com 19,12 mm2 de área),
visando obter um sinal elétrico de saída (IC) com uma relação sinal/ruído otimizada, conforme
esquema mostrado na Figura 18.
Figura 18 – Esquema de irradiação do TBJ para sensibilidade
Fonte: O autor
Campo de
radiação
colimado
Transistor
fixo sobre
o suporte
de exame
da mama
Eletrômetro
34
Foram utilizados 3 transistores ZTX605, de ganhos 2650, 6000 e 9400, denominados de
TS1, TS2 e TS3, em referência aos transistores destinados aos testes de sensibilidade. As
tensões de tubo de raios X escolhidas foram 22, 25 e 28 kV coincidentes com as tensões mais
usadas clinicamente.
O tempo de exposição para cada tensão de tubo de raios X foi selecionado para ser 4
segundos, visando se ter pelo menos 3 amostras da corrente de coletor, haja visto que o
eletrômetro tem um tempo de amostragem de 1 segundo.
A carga de trabalho empregada no experimento foi de 320 mAs o que corresponde a
uma corrente de tubo de raios X de 80 mA.
O procedimento do cálculo para avaliar estatisticamente a sensibilidade dos transistores
é mostrado nas equações seguintes (CRESPO, 2002; FERREIRA, 1991). A grandeza
sensibilidade, referida anteriormente, consiste em poder registrar o valor máximo de corrente
de coletor, conseqüente da interação da radiação com o semicondutor.
Média aritmética da corrente do coletor
=
(nA) (9)
Desvio padrão amostral
S = √
(10)
Coeficiente de variação
Medida estatística, representado por CV, que avalia o grau de uniformidade de uma
amostra de um conjunto de dados, em valores percentuais (%). Para valores de CV menores
que 15% os dados são considerados homogêneos e acima disso heterogêneo, sendo definidos
pela equação:
CV =
x100 (11)
35
Onde, S é o desvio padrão amostral e é a corrente média do coletor (em nA), obtida
dos valores das 6 correntes de coletor registradas no intervalo de 2 tempos empregados por
cada tensão. A multiplicação por 100 faz referência a valores percentuais que deverá se obter,
conforme parâmetro estatístico CV≤15%.
3.4.2 Testes de uniformidade do campo de radiação
Foram utilizados transistores tipo ZTX603 de ganho 2860 e tipo ZTX605 de ganho
5860, denominados de TU1 e TU2, em referência aos transistores destinados a estudar a
uniformidade do campo de radiação, seguindo o mesmo arranjo experimental da Figura 18, da
subseção 3.4.1, porém utilizando um papel milimetrado (Figura 19), criando-se 2 eixos (x e y).
Cada eixo foi divido em dois segmentos, sendo um segmento positivo (+) e o outro negativo
(-), gerando consequentemente 4 quadrantes.
Os segmentos de eixo no papel milimetrado foram divididos de1 em 1 cm, a fim de se
criar um ponto por centímetro linear, simbolizado por P(+x) e P(-x) no eixo x e P(+y) e P(-y)
no eixo y. Neste trabalho foi convencionado que a parte negativa de y é a direção do tórax do
paciente.
O valor métrico de 1 cm, arbitrado para dividir os eixos no papel milimetrado, é
justificado pelo que orienta a Portaria ANVISA/MS nº 453/98, a qual menciona que os
sistemas de imagem de radiografia de mama devem ser capazes de identificar patologias de
0,75 mm de tamanho em diante. Na Figura 19, propositadamente é mostrado um quadrado em
negrito de 1 cm de lado. No geral, a quantidade de irradiações perfez 72 leituras no eixo x e
54 no eixo y, totalizando 126 leituras de correntes elétricas para cada transistor.
Figura 19 - Papel milimetrado para estudo da uniformidade do campo de radiação
Fonte: O autor
36
A fim de se ter um melhor controle do posicionamento no papel, o TBJ foi posto sobre
uma pequena placa de polimetilmetacrilato (PMMA) conforme Figura 20.
O produto da corrente elétrica pelo tempo (mAs), ou seja, a carga de trabalho e demais
parâmetros técnicos foram os mesmos usados para avaliar a sensibilidade dostransistoresTS1,
TS2 e TS3, fixando-se apenas o valor da tensão elétrica em 25 kV. As equações usadas para
os cálculos e suas definições já foram mencionadas anteriormente para avaliação da
sensibilidade dos transistores TS1, TS2 e TS3.
Figura 20 – Esquema de irradiação do TBJ para a uniformidade do campo de raios X
Fonte: O autor
3.4.3 Testes de degradação dos transistores
Os transistores escolhidos para estudo dos testes de degradação foram o TBJ ZTX605
com ganho de 2860, 5750 e 6000, denominados de TD1, TD2 e TD3. O arranjo experimental
seguiu o esquema da Figura 18, da subseção 3.4.1, em que cada transistor foi mantido imóvel
sobre o suporte de exame da mama durante todo o experimento.
37
Os fatores elétricos utilizados nos testes anteriores foram mantidos para o teste de
degradação (25 kV, 320 mAs, 80 mA e tempo de 4 segundos), bem como os fatores técnicos
(ponto focal grosso, modo de operação manual do equipamento).
3.4.4 Medições da taxa de dose
Para a definição dos valores das taxas de dose em cada ponto foi seguido o esquema
mostrado na Figura 21, onde a câmara de ionização foi colocada sobre o papel milimetrado
usado para o estudo da uniformidade do campo de radiação, tomando-se de 2 em 2 cm devido
ao tamanho da área circular da câmara de ionização (1936 mm2) tendo como medida inicial de
referência o ponto P(0x;0y). Utilizaram-se os mesmos parâmetros técnicos para a irradiação
dos transistores (25 kV, 320 mAs, 80 mA e tempo de 4 segundos).
Figura 21 – Processo de medição da taxa de dose
Fonte: O autor
Câmara de ionização
Modelo 10X5-6M
Papel milimetrado
Fonte emissora de
raios X
38
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Testes de sensibilidade dos transistores
As Tabelas 4 a 6 resumem os resultados das tabelas do Apêndice A, acercada
sensibilidade aos raios X dos componentes eletrônicos submetidos a 25 kV ± 3 kV. Percebe-
se que o valor da corrente média de coletor ( C) aumenta de forma linear com o valor nominal
da tensão (kV) para todos os transistores, conseguindo um maior sinal de saída de corrente no
transistor de maior ganho, o TS3.
O gráfico da Figura 22 mostra a relação entre o kVnominal e corrente de coletor do TBJ
( C), onde os índices estatísticos de determinação (R2) próximos de 1, evidenciam que os
transistores apresentam alta sensibilidade aos feixes de fótons de raios X de mamografia,
proporcional aos seus respectivos ganhos.
Esses resultados mostram que quanto maior o ganho do transistor maior sua
sensibilidade aos feixes de fótons de raios X com energias na faixa do diagnóstico em
mamografia.
Tabela 4 – Sensibilidade do TS1 (β = 2650)
kVnominal C±S (nA)
22 58,0±0,9
25 134,2±0,4
28 253,1±0,7
Fonte: O autor
Tabela 5 – Sensibilidade do TS2 (β = 6000)
kVnominal C±S (nA)
22 221,5±15,2
25 478,7±0,9
28 839,9± 1,8
Fonte: O autor
Tabela 6 – Sensibilidade do TS3 (β = 9400)
kVnominal C±S (nA)
22 281,4±6,2
25 678,1±1,9
28 1134,0±35,0
Fonte: O autor
39
Figura 22 – Relação entre kVnominal e a corrente de coletor do TBJ ( C)
Fonte: O autor
4.2 Testes de uniformidade do campo de radiação
Para o TU1, o resumo dos dados nas Tabelas 7 e8, extraídos dos resultados gerais
dastabelas do Apêndice B, mostra que os valores de variam em até 5 % no intervalo entre x
= -5 cm e x = +5 cm no eixo x. Em relação ao eixo y, onde se tem o efeito anódico, observa-se
que não há certa uniformidade como no eixo x, pois, de fato, é no eixo x que se espera a
uniformidade do campo.
Pode-se observar também que nos extremos do campo de radiação (18 x 24 cm) os
valores da corrente de coletor de ambos os transistores TU1 e TU2 foram muito baixos,
evidenciando a delimitação (penumbra) do campo de radiação.
Os gráficos que registram o comportamento das correntes elétricas médias de coletor
( ) do transistor TU1 nos pontos dos respectivos eixos são mostrados pelas Figuras 23 e 24,
eixos x e y, respectivamente. Os pontos dos gráficos em forma de quadrado são em referência
a forma geométrica plana retangular dos transistores.
y = 32,517x - 664,48 R² = 0,9843
y = 103,07x - 2063,3 R² = 0,9907
y = 142,1x - 2854,7 R² = 0,9984
50
250
450
650
850
1050
1250
22
.
.
TS1 G2650 TS2 G6000 TS3 G9400
25 28
kV nominal
Ic (
nA
)
40
Tabela 7 – Corrente elétrica média de coletor para TU1 no eixo x
Posição (cm) ± S CV (%)
-12 1,2±0,2 13,3
-11 16,3±0,5 3,0
-10 115,5±0,5 0,5
-9 120,7±0,3 0,3
-8 124,0±1,3 1,1
-7 124,4±7,2 5,8
-6 128,0±1,3 1,0
-5 130,8±0,8 0,6
-4 129,2±0,4 0,3
-3 133,9±0,4 0,3
-2 134,3±0,9 0,6
-1 135,3±2,4 1,7
0 138,4±0,7 0,5
+1 137,4±0,7 0,5
+2 132,2±4,9 3,7
+3 128,6±4,4 3,4
+4 130,9±1,0 0,7
+5 131,6±1,0 0,8
+6 124,7±5,9 4,8
+7 125,5±2,2 1,7
+8 123,5±3,8 3,1
+9 124,1±0,6 0,5
+10 118,9±0,4 0,3
+11 102,5±0,5 0,5
+12 1,2±0,3 21,7
Fonte: O autor
Figura 23 – Corrente elétrica média de coletor para TU1 no eixo x
Fonte: O autor
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
-12-11-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ic (
nA
)
Eixo x (cm)
41
Tabela 8 – Corrente elétrica média de coletor para TU1 no eixo y
Posição (cm) ± S (nA) CV (%)
-9 10,2±1,7 16,7
-8 147,5±0,6 0,4
-7 156,7±1,2 0,8
-6 90,1±7,2 8,0
-5 102,5±1,4 1,4
-4 104,0±1,6 1,5
-3 129,4±0,8 0,6
-2 144,7±0,7 0,5
-1 128,6±1,6 1,2
0 138,4±0,7 0,5
+1 115,1±1,6 1,4
+2 126,1±0,3 0,2
+3 101,1±0,4 0,4
+4 96,4±1,0 1,0
+5 81,6±1,7 2,0
+6 70,4±1,5 2,2
+7 83,8±10,6 12,7
+8 4,0±0,2 4,0
+9 0,0±0,0 0,0
Fonte: O autor
Figura 24 – Corrente elétrica média de coletor para TU1 no eixo y
Fonte: O autor
Para o transistor TU2 o resumo das Tabelas de 9 e 10, provenientes dos resultados
gerais das tabelas do Apêndice C, mostra que as correntes elétricas médias de coletor ( )
tiveram valores variando menos que 2 % no intervalo entre os pontos x = -7 cm e x = +5 cm
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
180,0
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Eixo y (cm)
Ic (
nA
)
42
no eixo x. Observa-se que para o eixo y têm-se variações de até 30 %, que é devido ao efeito
anódico inerente neste eixo ao campo de radiação em mamografia.
Em resumo, os gráficos que registram o comportamento das do transistor TU2 nos
pontos dos respectivos eixos são mostrados pelas Figuras 25 (eixo x) e 26 (eixo y).
Tabela 9 – Corrente elétrica média de coletor para TU2 no eixo x
Posição (cm) ± S (nA) CV (%)
-12 1,0±0,3 30,0
-11 19,8±2,5 12,6
-10 226,3±11,6 5,1
-9 240,7±11,4 4,7
-8 266,0±4,2 1,6
-7 282,1±3,8 1,3
-6 285,2±0,7 0,2
-5 288,0±3,1 1,1
-4 293,9±2,3 0,8
-3 289,4±2,8 1,0
-2 293,2±2,8 0,9
-1 284,1±10,9 3,8
0 284,7±0,4 0,1
+1 276,3±19,4 7,0
+2 289,5±1,8 0,6
+3 291,2±1,1 0,4
+4 282,9±7,3 2,6
+5 281,3±1,5 0,5
+6 278,6±2,8 1,0
+7 276,8±1,5 1,0
+8 278,2±1,7 0,6
+9 271,1±7,1 2,6
+10 247,7±5,3 2,1
+11 227,4±0,9 0,4
+12 3,4±0,4 11,8
Fonte: O autor
Figura 25 – Corrente elétrica média de coletor para TU2 no eixo x
Fonte: O autor
0,0
30,0
60,0
90,0
120,0
150,0
180,0
210,0
240,0
270,0
300,0
-12-11-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ic (
nA
)
Eixo x ( cm)
43
Observa-se mais uma vez que na região de penumbra (pontos x = +12 cm e x = -12 cm)
a corrente de coletor praticamente tende à zero.
Tabela 10 – Corrente elétrica média de coletor para TU2 no eixo y
Posição (cm) ± S (nA) CV (%)
-9 138,7±12,1 8,7
-8 227,1±12,9 5,7
-7 259,2±3,3 1,3
-6 256,0±12,1 4,7
-5 281,8±1,3 0,5
-4 269,1±14,4 5,4
-3 276,6±1,3 0,5
-2 277,2±1,2 0,4
-1 269,5±1,6 0,6
0 284,7±0,4 0,1
+1 256,1±1,8 0,7
+2 247,9±0,5 0,2
+3 234,7±0,6 0,3
+4 213,4±0,6 0,3
+5 188,6±7,9 4,2
+6 174,2±1,6 0,9
+7 158,2±1,1 0,7
+8 3,5±0,4 11,4
+9 0,8±0,1 12,5
Fonte: O autor
Figura 26 – Corrente elétrica média de coletor para TU2 no eixo y
Fonte: O autor
0,030,060,090,0
120,0150,0180,0210,0240,0270,0300,0
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ic (
nA
)
Eixo y (cm)
44
De forma geral, os transistores utilizados para estudo da uniformidade do campo de
radiação em mamografia reproduziram valores de correntes elétricas em cada ponto irradiado,
de acordo com a intensidade da radiação recebida, proporcional aos seus ganhos.
4.3 Testes de degradação dos transistores
O gráfico da Figura 27 representa o dano da radiação que os transistores TD1 (G2860),
TD2 (G5750) e TD3 (G6000) sofreram. Para obter a análise da degradação, as correntes
médias de coletor obtidas ( ) foram normalizadas em relação a corrente média de coletor
inicial de cada transistor.
Observa-se que a perda de eficiência da corrente de coletor ( ) ocorre gradualmente no
intervalo de dose acumulada de até aproximadamente 1 Gy para TD2 e TD3. Para TD1, a
eficiência praticamente se mantém estável até quase 3 Gy.
Figura 27 – Curva da degradação dos transistores TD1, TD2 e TD3
Fonte: O autor
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Dan
o r
elat
ivo
Dose acumulada (mGy)
TD3 TD2 TD1
45
Em geral, o gráfico da Figura 27 mostra que os transistores de menores ganhos (TD1 e
TD2) apresentam comportamentos mais estáveis em relação a ação dos raios X de baixa
energia da mamografia, enquanto que o de maior ganho (TD3) perde mais acentuadamente
sua eficiência, quando acumula a dose de radiação.
4.4 Medições da taxa de dose
A medição da taxa de dose ( ), em mGy/s, foi necessária para fins de comparação com
os transistores irradiados no estudo da uniformidade do campo em alguns pontos do papel
milimetrado, por segmento de eixo. Os resultados obtidos estão resumidos na Tabela 11 para
o eixo x e Tabela 12 para o eixo y, extraídos do Apêndice D.
As tabelas mostram que a taxa de dose média ( ) é praticamente constante (dentro de
5%) no intervalo x = +8 cm a x = -8 cm no eixo x. Enquanto no eixo y é visível o efeito
anódico, pois a parte negativa de y se aproxima do tórax e por isso a taxa de dose é maior.
Os gráficos das Figuras 28 e 29 representam uma melhor visualização das tabelas 11 e
12, respectivamente. Os pontos dos gráficos em forma de círculo são em referência a forma
geométrica plana circular da câmara de ionização.
46
Tabela 11 – Medição da taxa de dose no eixo x
Posição
(cm) ± S
(mGy/s)
CV
(%)
-12 0,484±0,029 5,992
-10 6,155±0,788 12,803
-8 7,350±0,285 3,878
-6 7,444±0,338 4,541
-4 7,527±0,173 2,298
-2 7,644±0,042 0,549
0 7,683±0,002 0,026
+2 7,517±0,151 2,008
+4 7,509±0,116 1,545
+6 7,395±0,328 4,435
+8 7,504±0,383 5,104
+10 6,034±0,029 0,481
+12 0,814±0,008 0,983
Fonte: O autor
Figura 28 – Medição da taxa de dose no eixo x
Fonte: O autor
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12
Taxa
de
do
se m
édia
(m
Gy/
s)
Eixo x (cm)
47
Tabela 12 - Medição da taxa de dose no eixo y
Posição
(cm) ± S
(mGy/s)
CV
(%)
-10 2,217±0,020 0,902
-8 8,561±0,026 0,304
-6 8,758±0,007 0,079
-4 8,456±0,028 0,331
-2 8,058±0,088 1,092
0 7,683±0,002 0,026
+2 7,149±0,024 0,336
+4 6,614±0,087 1,315
+6 5,481±0,017 0,310
+8 1,448±0,004 0,276
+10 0,067±0,004 5,970
Fonte: O autor
Figura 29 – Medição da taxa de dose no eixo y
Fonte: O autor
Os gráficos das Figuras 30 e 31, referentes ao transistor TU1 e das Figuras 32 e 33,
referentes ao transistor TU2 mostram a comparação entre as correntes elétricas médias
normalizadas para x = 0, junto com as taxas de dose médias nos pontos dos eixos do campo
de radiação utilizado. Pode-se verificar uma correspondência entre as respostas de cada tipo
de dispositivo: a câmara de ionização e o transistor bipolar de junção.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
Taxa
de
do
se m
édia
(m
Gy/
s)
Eixo y (cm)
48
Nesse sentido, fica caracterizado que o transistor bipolar de junção pode ser utilizado
para avaliar a intensidade do feixe de raios X e consequentemente estimar a uniformidade do
campo de radiação em mamografia.
Figura 30 – Valores normalizados do transistor TU1 e a taxa de dose – eixo x
Fonte: O autor
Figura 31 – Valores normalizados do transistor TU1 e a taxa de dose – eixo y
Fonte: O autor
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12
Val
ore
s n
orm
aliz
ado
s
Eixo x (cm)
TBJ Ganho = 2860 Câmara de ionização
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Val
ore
s n
orm
aliz
ado
s
Ganho=2860 Camara de Ionização
Eixo y (cm)
49
Figura 32 – Valores normalizados do transistor TU2 e a taxa de dose – eixo x
Fonte: O autor
Figura 33 – Valores normalizados do transistor TU2 e a taxa de dose – eixo y
Fonte: O autor
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12
Val
ore
s n
orm
aliz
ado
s
Eixo x (cm)
TBJ Ganho = 5860 Câmara de ionização
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
valo
res
no
rmal
izad
os
Ganho=5860 Camara de Ionização
Eixo y (cm)
50
5 CONCLUSÃO
Transistores bipolares de junção foram utilizados para estimar a uniformidade da
radiação no campo de exposição em feixes de raios X de mamografia. Dos resultados
apresentados, pode-se concluir que:
Transistores com ganhos diferentes produziram sinais proporcionais aos respectivos
ganhos, ou seja, a sensibilidade varia com o ganho.
As correntes de coletor produzidas no posicionamento do transistor ao longo do eixo
x, no qual se espera uniformidade do campo em mamografia, tiveram valores muito
próximos, variando cerca de 5% até aproximadamente ± 5 cm para o transistor de
menor ganho, e menos que 2% para o transistor de maior ganho, indicando que esse
processo de medição está congruente com os resultados da câmara de ionização.
As correntes de coletor produzidas no posicionamento do transistor ao longo do eixo
y, no qual não se espera uniformidade do campo em mamografia devido ao efeito
anódico, também apresentaram certa correspondência com os resultados da câmara
de ionização.
A perda da eficiência de corrente de coletor dos transistores após dose acumulada de
até 3 Gy não foram muito significativas, principalmente para os dispositivos com o
parâmetro ganho menores, o que denota ser um dispositivo que sofre baixos danos
decorrentes da ação dos feixes de raios X de baixa energia utilizado em mamografia.
O fato de o TBJ ter dimensões milimétricas e a câmara de ionização ter um diâmetro
de 4,4 cm sugere que o transistor tem a vantagem de proporcionar melhor resolução
medição da intensidade do campo de radiação em mamografia.
O procedimento com TBJ que foi utilizado neste trabalho inova o estado da técnica
no que diz respeito à medição da uniformidade do campo de radiação em feixes de
raios X de mamografia.
51
REFERÊNCIAS
ALVES, Aline Nunes. Caracterização do transistor bipolar de junção para avaliação da dose
em profundidade em feixes de raios X diagnósticos. 2014. 45f. Dissertação (Mestrado).
Universidade Federal de Pernambuco. Departamento de Energia Nuclear. PROTEN.
Programa de Pós-graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares. Pernambuco.
Disponível em: <https://www.ufpe.br/proten>. Acesso em: 07 dez. 2017.
ANVISA. Agencia Nacional de Vigilância Sanitária. Portaria n° 453, de 1º de junho de 1998.
Regulamento técnico que estabelece as diretrizes básicas de proteção radiológica em
radiodiagnóstico médico e odontológico. 36p.
ANVISA. Agência nacional de vigilância sanitária. Resolução nº 64, de 04 de abril de 2003.
Dispõe sobre orientação técnica sobre o Guia de Procedimentos para Segurança e Qualidade
de Imagem em Radiodiagnóstico Médico. Disponível em: <http://www.saude.mg.gov.br>.
Acesso em: 07 dez. 2017.
BIASOLI Jr, Antônio. Técnicas radiográficas: princípios físicos, anatomia básica,
posicionamento, radiologia digital, tomografia computadorizada. 2. ed. Revisada e ampliada.
Rio de Janeiro: Rubio, 2016, 592 p.
BONTRAGER, Kenneth L. Tratado de Técnica Radiológica e Base Anatômica. 5. ed. Rio de
Janeiro: Guanabara Koogan, 2003, 813 p.
BUSHONG, Stewart Carlyle. Ciência radiológica para tecnólogos: física, biologia e proteção.
9 ed. Rio de Janeiro: Elsevier Brasil, 2010, 728 p.
CNEN. Comissão Nacional de Energia Nuclear. Norma CNEN NN 3.01. Diretrizes básicas de
proteção radiológica. 2014. Rio de Janeiro. Disponível em: <www.cnen.gov.br/>. Acesso em:
13 dez. 2017.
CRESPO, Antônio Arnot. Estatística fácil. 17. ed. São Paulo: Saraiva, 2002, 224p.
DUARTE, Mafalda Sofia Pinto. Proteção radiológica em mamografia. 2012. 93f. Dissertação
(Mestrado). Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa. Instituto Politécnico de
Lisboa. Programa de Pós-graduação em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde.
Proteção contra as radiações. Portugal. 2012. Disponível em:<https://estesl.biblio.ipl.pt/>.
Acesso em: 07 dez. 2017.
52
FERREIRA, Paulo Vanderlei. Estatística experimental aplicada a agronomia. 3. ed. Maceió:
Edufal, 1991, 419 p.
INCA. Instituto Nacional de Câncer. Mamografia: da prática ao controle. Rio de Janeiro:
INCA, 2007, 109 p.
INCA. Instituto Nacional do Câncer. Parâmetros para o rastreamento do câncer de mama:
recomendações para gestores estaduais e municipais. Rio de Janeiro: INCA, 2009, 28p.
INCA. Instituto Nacional do Câncer. Portaria MS/GM nº 2898, de 28 de novembro de 2013.
Atualiza o programa nacional de qualidade em mamografia (PNQM). Disponível
em:<http://www.inca.gov.br>. Acesso em: 07 dez. 2017.
INCA. Instituto Nacional de Câncer. Controle do Câncer de Mama. 2017. Disponível em:
<http://www.inca.gov.br/>. Acesso em: 07 dez. 2017.
LANDSHOFF, Peter; METHERELL, Allen; e REES, Gareth. Essencial Quantum Physics. 2.
ed. United Kingdon: 1997, 204 p.
LIMA, E.F. de; FOSCHINI, M; MAGINI, M. O efeito termoiônico: uma nova proposta
experimental. RBEF. Revista Brasileira de Ensino de Física. São Paulo, v. 23, n. 4, dez 2001,
p. 391-394. Disponível em:<http://www.scielo.br>. Acesso em: 05 dez. 2017.
LUTZ, G. Semiconductor Radiation Detectors: Device Physics. 1. ed. New York: Springer,
1999, 368 p.
MONTE, Davi Soares do. Utilização de transistor bipolar de junção para estimar a camada
semi-redutora de alumínio em feixes de radiação de equipamentos de raios X diagnóstico.
2014. 73f. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal de Pernambuco. Departamento de
Energia Nuclear. PROTEN. Programa de Pós-graduação em Tecnologias Energéticas e
Nucleares. Pernambuco. Disponível em: <https://www.ufpe.br/proten>. Acesso em: 07 dez.
2017.
NOGUEIRA, Maria do Socorro. Uniformidade do campo de radiação em mamografia.
Comunicação oral em reunião técnica no Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste
– CRCN/NE. Março/2016.
53
PASSOS, Renan Garcia. Aplicabilidade de transistor bipolar de junção em dosimetria de feixe
de elétrons de megavoltagem. 2015. 46f. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal de
Sergipe. Departamento de Física. Programa de Pós-graduação em Tecnologias Energéticas e
Nucleares. Sergipe. Disponível em: <https://ri.ufs.br>. Acesso em: 12 dez. 2017.
PEIXOTO, José Guilherme Pereira. Rastreabilidade e controle de qualidade em mamografia:
medidas e modelos. 2002. 137f. Tese (Doutorado). PPGCB. Programa de Pós-Graduação em
Ciências Biológicas. Centro Biomédico. Laboratório de Ciências Biológicas. Instituto de
Biologia Roberto A. Gomes. Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro.
Disponível em: <http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/index.php>. Acesso em: 13 dez. 2017.
REGO, Pablo Vieira. Caracterização de fototransistor NPN para espectrometria de raios X
diagnóstico, 2007. 100f. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal de Pernambuco.
Departamento de Energia Nuclear. PROTEN. Programa de Pós-graduação em Tecnologias
Energéticas e Nucleares. Pernambuco. Disponível em: <https://www.repositorio.ufpe.br>.
Acesso em: 12 dez. 2017.
REZENDE, S. M. Materiais e Dispositivos Eletrônicos. 2. ed. São Paulo: Livraria da Física,
2004, 541 p.
SANTOS, L. A. P.; MAGALHAES, C.; SILVA, J.; FILHO, J.; SILVA JR, E.; SANTOS,
W.A feasibility study of a phototransistor for the dosimetry of computerized tomography and
stereotactic radiosurgery beams. Radiation Measurements. v. 43, Issues 2–6, February–June
2008, p 904-907.
SANTOS, Luiz A. P. A semiconductor parameter analyzer for ionizing radiation detectors. In:
International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2009. Rio de Janeiro, September 27 to
October 2, 2009. Associação Brasileira de Energia Nuclear – ABEN.
SANTOS, L. A. P.; CAVALCANTI, F. A.; NOBREGA, G. S.; MONTE, D. S.; ARAUJO, G.
G.; ALVES, A. N.; SILVA, J. O.; SANTOS, M. A. P. Techniques for measuring some
characteristics of ionizing radiation beams using bipolar junction transistor as a detector.
Marseille, France, v. 1, p. 1-5. IEEE Conference Publications 2013.
SANTOS, Luiz A.P.; MONTE, David Soares do; SANTOS, José A.P.; CAVALCANTI,
Francisco A.; BARROS, Fábio R.; SANTOS, Marcus A. P. Sistema de instrumentação de
multimedição de parâmetros de equipamentos de raios X diagnósticos. Rio Grande do Sul, v.
3, n. 1A (2015). In: International Joint Conference RADIO 2014. Sociedade Brasileira de
Proteção Radiológica – SBPR.
54
SANTOS, Luiz A.P.; ARAÚJO, Geise G.; OLIVEIRA, Fernanda L.; SILVA, Eronides F.;
SANTOS, Marcus A. P. An alternative method for using bipolar junction transistors as a
Radiation dosimetry detector in breast cancer treatment. Radiation Measurements.v. 71,
December 2014, p 407-411. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com>. Acesso em: 14
dez. 2017.
SEDRA, A. S.; SMITH, K. C. Microeletrônica. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007.
xiv, 848 p.
SILVESTRE, Carina Rodrigues. Otimização de dose em mamografia. 2010. 74f. Dissertação
(Mestrado). Instituto Politécnico de Lisboa. ESTSL. Escola Superior de Tecnologia da Saúde
de Lisboa. Especialização em Imagem Digital com Radiação X. Portugal. Disponível
em:<https://estesl.biblio.ipl.pt/>. Acesso em: 12 out. 2016.
SILVA, Malana Marcelina Almeida da. Caracterização de transistor bipolar de Junção para
feixes de radioterapia. 2016. 66f. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal de
Pernambuco. Departamento de Energia Nuclear. PROTEN. Programa de Pós-graduação em
Tecnologias Energéticas e Nucleares. Pernambuco. Disponível em:
<https://www.ufpe.br/proten>. Acesso em: 20 out. 2016.
SILVA, Flávio Xavier; KATZ, Leila; SOUZA, Alex Sandro Rolland; AMORIM, Melania
Maria Ramos. Mamografias em mulheres assintomáticas na faixa etária de 40 a 49 anos.
Revista de Saúde Pública. 2014, v. 48, n. 6, p 931-939. Disponível em: <http://
www.scielo.br>. Acesso em: 13 dez. 2017.
SOARES, Flávio Augusto Penna, COSTA, Nathalia Almeida. Teste para avaliação do efeito
anódico em aparelhos radiográficos. Caderno de Publicações Acadêmicas. Santa Catarina, v.
2, n. 2, 2010. Disponível em: <http://www.ifsc.edu.br>. Acesso em: 05 dez. 2017.
SOARES, Flávio Augusto Penna, COSTA, Maria Eduarda Fernandes da, e FREITAS, Bianca
de. Determinação da influência da angulação anódica na produção do feixe de radiação X.
Revista técnico-científica do IFSC. Santa Catarina, 2011. 1º Seminário de Pesquisa, Extensão
e Inovação do IFSC – 1ºSEPEI. Disponível em: <http://www.ifsc.edu.br>. Acesso em: 05 dez.
2017.
SPIELER, Helmuth. Semiconductor Detector Systems. 1. ed. USA: OUT Oxford, 2005. 512p.
SZE, S. M. Physicsof Semiconductor Devices. 2. ed. New York: Wiley, 2002. 880p.
55
TAUHATA, L.; SALATI, I. P. A.; DI PRINZIO, R.; DI PRINZIO, M. A. R. R. Radioproteção e
dosimetria. 10ª revisão. Abril/2014. Instituto de Radioproteção e Dosimetria. Comissão
Nacional de Energia Nuclear. Rio de Janeiro. 344 p. Disponível em:<http://www.ird.gov.br>.
Acesso em: 07 dez. 2017.
TURNER, James E. Atoms, Radiation and radiation protection. 3. ed. USA: Enlarge Edition,
2007. 606 p.
XAVIER, Aline Carvalho da Silva. Dosimetria e qualidade de imagem em mamografia
digital. 2015. 157 f. Dissertação (mestrado). Universidade Federal de Pernambuco. Centro de
Tecnologia e Geociências. Departamento de Energia Nuclear. PROTEN. Programa de Pós-
graduação em Tecnologias Energéticas e Nucleares. Pernambuco. Disponível em:
<https://www.ufpe.br/proten>. Acesso em: 07 dez. 2017.
XAVIER, Aline C. S.; BARROS, Vinicius S. M.; MELLO, Francisca; KHOURY, Hellen J.
Avaliação da dose glandular média em sistemas digitais e convencionais de mamografia. In:
International Joint Conference RADIO 2014. Gramado, RS, Brazil. August 26-29. Sociedade
Brasileira de Proteção Radiológica – SBPR.
56
ANEXO A
Manual do fabricante do TBJ ZTX602 e ZTX603 TO92
57
58
Fonte:<http://www.alldatasheet.com>. Acessado em 24 de novembro de 2017
59
ANEXO B
Manual do fabricante do TBJ ZTX604 e ZTX605 TO92
60
61
Fonte:<http://www.alldatasheet.com>. Acessado em 24 de novembro de 2017
62
ANEXO C
Especificações geométricas do transistor Darlington
Fonte: <http://www.diodes.com>. Acessado em 08 de dezembro de 2017.
63
APÊNDICE A
Testes de sensibilidade dos transistores ZTX605 de β2650, 6000 e 9400
Teste de sensibilidade do TBJ ZTX605 (TS1) – β2650
Tensão
selecionada
(kVnominal)
Corrente
elétrica
registrada
(Ic)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor
(I C)
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente
de
Variação
(CV≤15%)
22
58,0
58,0 0,9 1,5
57,7
58,0
55,8
57,9
57,9
25
134,0
134,2 0,4 0,3
133,5
134,5
134,1
134,4
134,7
28
253,1
253,1 0,7 0,3
253,3
254,0
251,8
253,3
253,0 Fonte: O autor
64
Teste de sensibilidade do TBJ ZTX605 (TS2) – β6000
Tensão
selecionada
(kVnominal)
Corrente
elétrica
registrada
(Ic)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor
(I C)
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente
de Variação
(CV≤15%)
22
227,0
221,5 15,2 6,9
227,0
228,3
227,5
228,8
190,5
25
478,4
478,7 0,9 0,2
478,1
478,2
479,1
478,2
480,4
28
840,3
839,7 1,8 0,2
841,0
837,2
841,8
837,9
840,2
Fonte: O autor
65
Teste de sensibilidade do TBJ ZTX605 (TS3) – β9400
Tensão
selecionada
(kVnominal)
Corrente
elétrica
registrada
(Ic)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor
(I C)
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente
de
Variação
(CV≤15%)
22
329,3
281,4 6,2 2,2
326,4 312,2 327,6 325,3 326,9
25
677,8
678,1 1,9 0,3
681,7 678,7 676,4 677,4 676,8
28
1152,8
1134,0 35,0 3,1
1142,9 1146,4 1150,9 1147,9 1062,9
Fonte: O autor
66
APÊNDICE B
Testes da uniformidade do campo de radiação em mamografia com TBJ ZTX603 β2860
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX603 (TU1) no eixo +x
Posição
do ponto
(cm)
Corrente elétrica do
coletor
por ponto
(IC)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor
por ponto
( )
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente
de Variação
(CV≤15%)
0 138,7 138,9 137,6 138,4 0,7 0,5
+1 138,2 136,6 137,5 137,4 0,7 0,5
+2 135,0 135,1 126,5 132,2 4,9 3,7
+3 123,6 130,8 131,5 128,6 4,4 3,4
+4 130,1 130,8 132,0 130,9 1,0 0,7
+5 130,8 132,7 131,2 131,6 1,0 0,8
+6 117,9 128,5 127,8 124,7 5,9 4,8
+7 124,0 124,5 128,0 125,5 2,2 1,7
+8 119,2 125,0 126,3 123,5 3,8 3,1
+9 124,6 123,5 124,2 124,1 0,6 0,5
+10 119,1 119,1 118,4 118,9 0,4 0,3
+11 101,9 102,8 102,8 102,5 0,5 0,5
+12 0,9 1,3 1,4 1,2 0,3 21,7
Fonte: O autor
67
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX603 (TU1) no eixo –x
Posição
do ponto
(cm)
Corrente elétrica do
coletor
por ponto
(IC)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor
por ponto
( (nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente
de Variação
(CV≤15%)
0 138,7 138,9 137,6 138,4 0,7 0,5
-1 132,6 136,1 137,1 134,9 2,4 1,7
-2 133,4 134,4 135,1 134,3 0,9 0,6
-3 133,5 134,2 133,9 133,9 0,4 0,3
-4 128,8 129,2 129,6 129,2 0,4 0,3
-5 130,0 130,8 131,6 130,8 0,8 0,6
-6 128,1 129,2 126,7 128,0 1,3 1,0
-7 128,5 128,7 116,1 124,4 7,2 5,8
-8 122,6 124,2 125,2 124,0 1,3 1,1
-9 121,0 120,7 120,4 120,7 0,3 0,3
-10 114,9 115,9 115,7 115,5 0,5 0,5
-11 16,1 16,9 16,0 16,3 0,5 3,0
-12 1,1 1,4 1,2 1,2 0,2 13,3
Fonte: O autor
68
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX603 (TU1) no eixo +y
Posição do
ponto
(cm)
Corrente elétrica do
coletor
por ponto
(IC)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor por
ponto
( )
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente de
Variação
(CV≤15%)
0 138,7 138,9 137,6 138,4 0,7 0,5
+1 113,6 114,9 116,7 115,1 1,6 1,4
+2 125,8 126,3 126,1 126,1 0,3 0,2
+3 101,0 100,8 101,4 101,1 0,4 0,4
+4 96,2 97,5 95,6 96,4 1,0 1,0
+5 79,8 82,1 83,0 81,6 1,7 2,0
+6 71,4 71,1 68,6 70,4 1,5 2,2
+7 88,3 91,6 71,4 83,8 10,6 12,7
+8 3,8 4,1 4,0 4,0 0,2 4,0
+9 - - - 0,0 0,0 0,0
Fonte: O autor
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX603 (TU1) no eixo –y
Posição do
ponto
(cm)
Corrente elétrica do
coletor
por ponto
(IC)
(nA)
Corrente
elétrica média
do coletor por
ponto
( )
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente
de Variação
(CV≤15%)
0 138,7 138,9 137,6 138,4 0,7 0,5
-1 127,0 128,8 130,1 128,6 1,6 1,2
-2 145,4 144,6 144,1 144,7 0,7 0,5
-3 130,1 129,6 128,5 129,4 0,8 0,6
-4 102,8 103,5 105,8 104,0 1,6 1,5
-5 101,2 102,4 104,0 102,5 1,4 1,4
-6 81,9 93,2 95,3 90,1 7,2 8,0
-7 155,3 157,4 157,3 156,7 1,2 0,8
-8 148,0 147,8 146,8 147,5 0,6 0,4
-9 11,2 11,1 8,2 10,2 1,7 16,7
Fonte: O autor
69
APÊNDICE C
Testes da uniformidade do campo de radiação em mamografia com TBJ ZTX605 β5860
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX 605 (TU2) no eixo +x
Posição do
ponto
(cm)
Corrente elétrica do
coletor
por ponto
(Ic)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor
( )
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente
de Variação
(CV≤15%)
0 285,0 284,3 284,7 284,7 0,4 0,1
+1 286,0 289,0 254,0 276,3 19,4 7,0
+2 287,5 290,9 290,0 289,5 1,8 0,6
+3 289,9 291,5 292,1 291,2 1,1 0,4
+4 287,0 287,2 274,4 282,9 7,3 2,6
+5 279,8 281,3 282,8 281,3 1,5 0,5
+6 275,8 278,6 281,3 278,6 2,8 1,0
+7 275,8 278,5 276,1 276,8 1,5 1,0
+8 279,7 276,3 278,5 278,2 1,7 0,6
+9 277,3 272,7 263,3 271,1 7,1 2,6
+10 241,6 250,9 250,6 247,7 5,3 2,1
+11 226,5 227,3 228,3 227,4 0,9 0,4
+12 3,3 3,8 3,1 3,4 0,4 11,8
Fonte: O autor
70
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX605 (TU2) no eixo -x
Posição do
ponto
(cm)
Corrente elétrica do
coletor
por ponto
(Ic)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor
( )
(nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente de
Variação
(CV≤15%)
0 285,0 284,3 284,7 284,7 0,4 0,1
-1 271,6 289,5 291,2 284,1 10,9 3,8
-2 296,4 291 292,2 293,2 2,8 0,9
-3 286,2 291,1 291,0 289,4 2,8 1,0
-4 296,0 294,2 291,5 293,9 2,3 0,8
-5 284,5 290,1 289,5 288,0 3,1 1,1
-6 286,1 284,3 285,3 285,2 0,7 0,2
-7 277,8 284 284,6 282,1 3,8 1,3
-8 261,2 268,2 268,6 266,0 4,2 1,6
-9 228,8 241,6 251,6 240,7 11,4 4,7
-10 233,3 232,8 212,9 226,3 11,6 5,1
-11 17,1 21,9 20,4 19,8 2,5 12,6
-12 0,9 1,3 0,8 1,0 0,3 30,0
Fonte: O autor
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX605 (TU2) no eixo +y
Posição do
ponto
(cm)
Corrente elétrica do coletor
por ponto
(Ic)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor por
ponto
( ) (nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente de
Variação
(CV)
0 285,0 284,3 284,7 284,7 0,4 0,1
+1 254,0 257,2 257,2 256,1 1,8 0,7
+2 248,4 247,4 247,9 247,9 0,5 0,2
+3 234,6 235,3 234,1 234,7 0,6 0,3
+4 212,8 213,5 214,0 213,4 0,6 0,3
+5 179,5 192,1 194,1 188,6 7,9 4,2
+6 176,1 173,3 173,2 174,2 1,6 0,9
+7 157,0 158,7 159,0 158,2 1,1 0,7
+8 3,6 3,9 3,1 3,5 0,4 11,42
+9 0,8 0,7 0,8 0,8 0,1 12,5
Fonte: O autor
71
Teste da uniformidade do campo de radiação com o TBJ ZTX605 (TU2) no eixo -y
Posição do
ponto
(cm)
Corrente elétrica do
coletor
por ponto
(Ic)
(nA)
Corrente
elétrica
média do
coletor por
ponto
( ) (nA)
Desvio
padrão
amostral
(S)
Coeficiente de
Variação
(CV≤15%)
0 285,0 284,3 284,7 284,7 0,4 0,1
-1 268,1 271,2 269,3 269,5 1,6 0,6
-2 276,4 278,5 276,6 277,2 1,2 0,4
-3 275,6 278,1 276,2 276,6 1,3 0,5
-4 278,8 275,9 252,6 269,1 14,4 5,4
-5 281,0 281,1 283,3 281,8 1,3 0,5
-6 242,0 262,0 263,9 256,0 12,1 4,7
-7 255,5 260,4 261,8 259,2 3,3 1,3
-8 212,2 234,7 234,5 227,1 12,9 5,7
-9 125,8 150,0 140,2 138,7 12,1 8,7
Fonte: O autor
72
APÊNDICE D
Medição da taxa de dose no campo de radiação em mamografia
Medição da taxa de dose no segmento de eixo +x
Posição (cm)
(mGy/s)
(mGy/s)
S ± S (mGy/s)
CV (%)
0
7,682
7,683 0,002 7,683±0,002 0,026 7,686
7,682
+2
7,344
7,517 0,151 7,517±0,151 2,008 7,617
7,591
+4
7,600
7,509 0,116 7,509±0,116 1,545 7,378
7,550
+6
7,614
7,395 0,328 7,395±0,328 4,435 7,018
7,552
+8
7,300
7,504 0,383 7,504±0,383 5,104 7,945
7,266
+10
6,061
6,034 0,029 6,034±0,029 0,481 6,004
6,036
+12
0,823
0,814 0,008 0,814±0,008 0,983 0,809
0,809
Fonte: O autor
73
Medição da taxa de dose no segmento de eixo -x
Posição (cm)
(mGy/s)
(mGy/s)
S ± S (mGy/s)
CV (%)
0
7,682
7,683 0,002 7,683±0,002 0,026 7,686
7,682
-2
7,622
7,644 0,042 7,644±0,042 0,549 7,618
7,692
-4
7,333
7,527 0,173 7,527±0,173 2,298 7,583
7,665
-6
7,664
7,444 0,338 7,444±0,338 4,541 7,055
7,613
-8
7,500
7,350 0,285 7,350±0,285 3,878 7,021
7,529
-10
6,192
6,155 0,788 6,155±0,788 12,803 6,139
6,134
-12
0,513
0,484 0,029 0,484±0,029 5,992 0,483
0,456
Fonte: O autor
74
Medição da taxa de dose no segmento de eixo +y
Posição (cm)
(mGy/s)
(mGy/s)
S ± S (mGy/s)
CV (%)
0
7,682
7,683 0,002 7,683±0,002 0,026 7,686
7,682
+2
7,137
7,149 0,024 7,149±0,024 0,336 7,133
7,176
+4
6,714
6,614 0,087 6,614±0,087 1,315 6,572
6,557
+6
5,501
5,481 0,017 5,481±0,017 0,310 5,474
5,469
+8
1,453
1,448 0,004 1,448±0,004 0,276 1,447
1,445
+10
0,072
0,067 0,004 0,067±0,004 5,970 0,065
0,065
Fonte: O autor
75
Medição da taxa de dose no segmento de eixo -y
Posição (cm)
(mGy/s)
(mGy/s)
S ± S (mGy/s)
CV (%)
0
7,682
7,683 0,002 7,683±0,002 0,026 7,686
7,682
-2
7,956
8,058 0,088 8,058±0,088 1,092 8,106
8,112
-4
8,488
8,456 0,028 8,456±0,028 0,331 8,442
8,437
-6
8,766
8,758 0,007 8,758±0,007 0,079 8,754
8,755
-8
8,591
8,561 0,026 8,561±0,026 0,304 8,543
8,548
-10
2,240
2,217 0,020 2,217±0,020 0,902 2,210
2,201 Fonte: O autor
![[Apostila] Transistor Bipolar - SENAI](https://static.fdocumentos.tips/doc/165x107/577ce5221a28abf1038fe37f/apostila-transistor-bipolar-senai.jpg)
