Autor(es):
Silva, Ana Luísa Monteiro da 
Data: 2013
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/11511
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Física; Dispersão de raios X; Difracção de raios X; Detectores de gases
Descrição
Este trabalho descreve o desenvolvimento e aplicação de sistemas baseados
em detetores gasosos microestruturados, para imagiologia de fluorescência
de raios-X por dispersão em energia (EDXRF).
A técnica de imagiologia por fluorescência de raios-X assume-se como uma
técnica poderosa, não-destrutiva, em análises da distribuição espacial de
elementos em materiais.
Os sistemas para imagiologia de EDXRF desenvolvidos são constituídos por:
um tubo de raios-X, usado para excitar os elementos da amostra; um detetor
gasoso microestruturado; e uma lente pinhole que foca a radiação de fluorescência
no plano do detetor formando assim a imagem e permitindo a sua
ampliação. Por outro lado é estudada a influência do diâmetro da abertura do
pinhole bem como do fator de ampliação obtido para a imagem, na resolução
em posição do sistema.
Foram usados dois conceitos diferentes de detetores gasosos microestruturados.
O primeiro, baseado na microestrutura designada por 2D-Micro-Hole
& Strip Plate (2D-MHSP) com uma área ativa de 3 3 cm2, enquanto que o
segundo, baseado na estrutura 2D-Thick-COBRA (2D-THCOBRA) apresenta
uma área ativa de deteção de 10 10 cm2.
Estes detetores de raios-X de baixo custo têm a particularidade de funcionar
em regime de fotão único permitindo a determinação da energia e posição de
interação de cada fotão que chega ao detetor. Deste modo permitem detetar
a energia dos fotões X de fluorescência, bem como obter imagens 2D da
distribuição desses fotões X para o intervalo de energias desejado. São por
isso adequados a aplicações de imagiologia de EDXRF.
Os detetores desenvolvidos mostraram resoluções em energia de 17% e 22%
para fotões incidentes com uma energia de 5.9 keV, respectivamente para o
detetor 2D-MHSP e 2D-THCOBRA e resoluções em posição adequadas para
um vasto número de aplicações.
Ao longo deste trabalho é detalhado o desenvolvimento, o estudo das características
e do desempenho de cada um dos detetores, e sua influência
na performance final de cada sistema proposto. Numa fase mais avançada
apresentam-se os resultados correspondentes à aplicação dos dois sistemas
a diversas amostras, incluindo algumas do nosso património cultural e também
uma amostra biológica. The present document describes the development and application of two energy
dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) imaging systems based on micropattern
gaseous detectors.
The X-ray fluorescence imaging technique is assumed as a powerful technique,
non-destructive, on analysis of the spatial distribution of elements in
materials.
The imaging systems developed for EDXRF imaging consist of: an X-ray tube,
acting as the external source to excite the sample; a micropattern gas detector;
and a pinhole which directs the fluorescence radiation to the detector. On
the other hand, the influence of the pinhole aperture diameter and the magnification
factor obtained for the image in the position resolution of the system,
is studied.
Two different concepts of micropattern gaseous detectors were used. The first
one is based on the 2D Micro-Hole & Strip Plate (2D-MHSP) microstructure
with an active area of 3 3 cm2, while the second is based on the 2D Thick-
COBRA (2D-THCOBRA) with a sensitive detection area of about 10 10 cm2.
These X-ray detectors are single photon counting detectors, allowing the determination
of the interaction position and energy of each photon reaching the
detector. Therefore they can work as low cost energy dispersive detectors as
well as obtain 2D images of the distribution of X photons for a range of energies
required, which makes them suitable for EDXRF imaging applications.
The detectors have shown an energy resolution of about 17% and 22% for 5.9
keV X-ray photons, for the 2D-MHSP detector and 2D THCOBRA, respectively,
and apropriate spatial resolutions for a wide range of applications.
Throughout this work, the development and study of the characteristics and
the performance of each of the detectors used as well as their influence in the
final performance of each proposed system is shown in detail.
Results concerning the application of the two systems to several samples,
including some cultural heritage samples and also a biological sample are
shown. Doutoramento em Física
Tipo de Documento
Tese de Doutoramento
Idioma
Inglês
Orientador(es)
Veloso, João; Leonardo, Maria Luísa Carvalho
