#107 IPEN PI8106943 DOSÍMETRO EM ESTADO SÓLIDO

 PI8106943 PROCESSO DE CRESCIMENTO E COMPACTAÇÃO DE CRISTAIS DE CaSO4

Depósito: 23/10/1981

Destaque: Prêmio Governador do Estado de São Paulo 1981

Inventor: Achilles Alfonso Suarez, Spero Penha Morato,Laercio Gomes, Lucia Prado, Eliana Navarro dos Santos Muccillo, Leticia Lucente Campos Rodrigues, Ana Maria Pinho Leite Gordon e Martha Marques Ferreira

Titular:  IPEN (BR/SP)

A invenção refere-se a um processo de crescimento e compactação de cristais de sulfato de cálcio (CaSO₄) dopados com terras raras, especialmente disprósio (Dy) ou túlio (Tm). O objetivo é obter um material termoluminescente (TL) adequado para uso como dosímetro de radiação, substituindo os filmes e dosímetros importados, que eram caros. O processo tradicional apresentava problemas ambientais e de qualidade, devido à liberação de vapores de H₂SO₄ e contaminação dos cristais. A solução proposta consiste na evaporação lenta de uma mistura de CaCO₃ e TR₂O₃ em H₂SO₄ concentrado, dentro de um sistema selado e sob fluxo de nitrogênio. Esse arranjo evita poluição e melhora a pureza dos cristais, que passam a ter dimensões favoráveis ao estudo de propriedades físicas. Após o crescimento, os cristais são lavados, secos, triturados e selecionados em granulometria adequada. Em seguida, sofrem tratamento térmico para aumentar a sensibilidade TL. Para uso prático, os cristais são compactados a frio com haletos alcalinos (NaCl ou LiF), formando pastilhas de cerca de 6 mm de diâmetro e 1,5 mm de espessura. Essas pastilhas apresentam boa resposta TL, baixa perda por decaimento térmico, estabilidade à luz ambiente e podem ser reutilizadas em até 10 ciclos com necessidade de recalibração apenas após esse limite. Os testes mostraram que o desempenho das pastilhas é comparável ao de dosímetros comerciais. A invenção se destaca por combinar economia, praticidade, controle ambiental e confiabilidade, oferecendo uma alternativa nacional para dosimetria em medicina, indústria, agricultura e instalações nucleares.

Desde o início de sua carreira no IPEN, em 1969, Spero Penha Morato tem se concentrado em física aplicada e na evolução tecnológica de lasers. Sua pesquisa inicial em materiais de dosimetria de radiação, assunto de seu mestrado, levou ao desenvolvimento de um dosímetro de estado sólido que resultou em sua primeira patente e também no prêmio Governador do Estado de São Paulo. Após esta primeira fase de trabalho em dosimetria, após retornar de seu doutorado nos EUA, fundou um grupo de pesquisa em lasers de estado sólido e criou um laboratório de crescimento de cristais. Ao longo de seu trabalho com lasers, desenvolveu um laser de centro de cor com cristais integralmente fabricados no Brasil. Este trabalho foi apresentado nos vários encontros da SBF de Física da Matéria Condensada. Seu interesse em aplicações também o levou a criar um centro de corte a laser totalmente desenvolvido no IPEN, onde várias aplicações industriais foram demonstradas. Este mesmo interesse em aplicações levou-o a sintetizar os primeiros supercondutores de baixa temperatura de ítrio bário cobre no país reproduzindo essa tecnologia, tendo em vista seus conhecimentos em materiais, particularmente óxidos de terras raras. Depois de terminar seu trabalho em Trieste, no ICS da UNIDO, voltou ao Brasil, fundou em 1998 a empresa LaserTools Tecnologia Ltd como spin-off do grupo de pesquisa de lasers do IPEN, do qual ele foi o líder desde sua criação.

Resumo: PI8106943 A presente invenção se refere a um processo para crescimento e compactação dos cristais de sulfato de cálcio, no qual uma solução de CaSO₄ + TR₂O₃ é evaporada lentamente na presença de ácido sulfúrico e gás inerte, num sistema totalmente selado. Os cristais obtidos após crescimento (CaSO₄:TR), são compactados a frio com um agregante da família dos haletos alcalinos, preferentemente NaCl e LiF. As pastilhas de CaSO₄:Dy + NaCl, produzidas pelo processo acima mencionado, preenchem todos os requisitos necessários para um bom dosímetro de radiação.

Referências: 

Imprensa Oficial Estado de São Paulo, Brasil (D.O.E., Executivo I, São Paulo, 91 (237), 15/12/1981, pag. 14). https://www.imprensaoficial.com.br/

https://pt.wikipedia.org/wiki/Spero_Penha_Morato

https://revistapesquisa.fapesp.br/ferramenta-de-luz-infravermelha-2/