Universidad Autnoma Metropolitana Ciencias Bsicas e Ingeniera Radioproteccin

Universidad Autónoma Metropolitana Ciencias Básicas e Ingeniería Radioprotección Detección y Dosimetría de la Radiación Presenta: ~Jiménez Balbuena Zaira Itzel ~Morales Martínez Mario

Fenómenos físicos utilizados para la detección de radiación ionizante: Ionización de los gases. (cámara de ionización, contador proporcional, contador geiger-müller) Excitación de luminiscencia de los sólidos. (Centelleadores, TLD, OSL) Disociación de la materia: Mediante reacciones químicas, Ennegrecimiento de películas RX. (Dosímetro Personal de Películas Fotográficas) Calorimetría. (Detector por Calorimetría).

Requerimientos generales que necesita cumplir un dosímetro o detector de radiación. Como requerimientos este dispositivo debe medir directa o indirectamente: • • • Exposición Kerma Dosis Absorbida Dosis Equivalente Otras cantidades relacionadas.

¿Qué es un detector de Radiaciones? • En física de partículas experimental, un detector de partículas, también conocido como detector de radiación, es un dispositivo usado para rastrear e identificar partículas de alta energía, como las producidas por la desintegración radiactiva, la radiación cósmica o las reacciones en un acelerador de partículas.

Clasificación de Detectores de Ionización Gaseosa Cámaras de Ionización Contador Proporcional Contador Geiger Müller

Cámaras de Ionización • El modo de cámara de ionización funciona midiendo la ionización producida en el gas de relleno ya que colecta todas las cargas eléctricas producidas por la radiación ionizante incidente. • La amplitud del pulso eléctrico es proporcional a la energía de las partículas incidentes. • Por su forma de operar, se dividen también en cámaras de corriente y cámaras de impulsos.

• Cámaras de corriente: Detectan el efecto promedio que producen las radiaciones en su conjunto al interaccionar con el gas que sirve de detector. Este efecto origina una corriente eléctrica que se relacionará con la magnitud dosimétrica apropiada. • Cámaras de impulsos: Miden cada suceso producido por la radiación individualmente. La altura de los impulsos proporciona además información sobre la energía de la radiación incidente. • Las cámaras de ionización se usan preferentemente para la detección de fotones (radiación X y gamma) y partículas beta.

Tipos de Cámaras de Ionización • Cámara Farmer: Es independiente de la dirección con respecto al haz de radiación. Se utiliza para haces de: electrones, fotones, protones o iones pesados. • Cámara de placas planas paralelas: Se recomienda para la dosimetría de haces de Electrones con energías menores de 10 Me. V. Es útil en la medición de dosis en profundidad. Se utiliza para medición de dosis en superficie y en la región de build-up para Haces de fotones de megavoltaje. • Cámara Pozo: Alta sensibilidad (útil para fuentes de baja tasa). Se utiliza para dosimetría de fuentes de radiación (braquiterapia).

Contador Proporcional • Un detector proporcional es análogo al de una cámara de ionización, siendo la tensión aplicada entre los electrodos, la diferencia fundamental entre ambos detectores. • Al aumentar la tensión de una cámara de ionización, se presenta un fenómeno de multiplicación de carga al unirse a la ionización primaria la secundaria, originada por los electrones que, acelerados hacia el ánodo, ganan energía suficiente para ionizar, por impacto, moléculas de gas neutras.

• El contador proporcional trabaja satisfactoriamente como espectrómetro. En la práctica, el contador proporcional puede servir como medidas de actividades muy bajas en muestras ambientales o como detectores de partículas alfa, beta y neutrones.

Contador GM • El contador Geiger-Müller ¨ es un detector de radiación que contiene un gas que se ioniza al paso de la misma de forma que cuenta el numero de partículas o fotones independientemente de su naturaleza o de su energía. Su funcionamiento se basa en que, tras crearse pares electrón-ión positivo en la ionización del gas producida por la radiación, estos son desplazados hacia dos electrodos en los que se establece a priori una diferencia de potencial.

Características de voltaje para detector GM • Si ΔV es pequeña, los electrones e iones pueden recombinarse dentro del gas con lo que se registra una señal eléctrica muy pequeña para ser analizada. • A unos ciertos valores de este voltaje V, se encuentra una región en la cual los electrones adquieren energías cinéticas suficientes como para producir ionizaciones secundarias y producir una señal amplificada que permite identificar el paso de una radiación.

Dosimetría • La Dosimetría de las radiaciones ionizantes es la rama de la ciencia que se ocupa de la medida de la dosis absorbida por un material o tejido como consecuencia de su exposición a las radiaciones ionizantes presentes en un campo de radiación. • El objetivo de la dosimetría de radiaciones ionizantes es prevenir o limitar la aparición de efectos nocivos producidos por la radiación. Según el método empleado para conseguir ese objetivo, podemos distinguir entre dosimetría ambiental, personal y de área.

Dosimetría ambiental • Determinación de la dosis equivalente ambiental, H*(10), en las zonas accesibles para el público. Se realiza para las medidas de dosis de radiación dentro de los planes de vigilancia radiológica ambiental establecidos alrededor de centrales nucleares o de instalaciones de alto impacto

Dosimetría de área • Determinación de la dosis equivalente ambiental, H*(10), en las zonas vigiladas y controladas, es decir, en zonas de trabajo ocupadas por trabajadores expuestos. Se emplea para la clasificación y control de las zonas radiológicas y para la vigilancia dosimétrica de trabajadores de categoría B.

Dosimetría Personal • La dosimetría personal comprende dos modalidades complementarias, pero claramente diferenciadas: la dosimetría de la radiación externa y la dosimetría de la radiación interna.

Dosímetros Personales Los dosímetros personales pueden dividirse en dosímetros activos y pasivos según necesiten o no de una fuente de alimentación para su funcionamiento. Dosímetros pasivos: Dosímetros termoluminiscentes Dosímetros de película Dosímetros electrónicos de lectura directa

Dosímetro TLD • El principio físico de funcionamiento de un detector TLD es la Termoluminiscencia, la cual consiste en a la emisión de luz que presentan ciertas sustancias sólidas cristalinas al ser calentadas después de haber sido expuestas a radiación ionizante. Es un proceso físico en dos fases (excitación y relajación) que puede explicarse mediante un modelo sencillo de bandas de energía. • La intensidad de la emisión de luz es proporcional a la dosis absorbida en el detector

Dosímetro OSL • La luminiscencia estimulada ópticamente (OSL) se basa en un principio similar al del TLD. En lugar de calor, la luz (de un láser) se utiliza para liberar la energía atrapada en forma de luminiscencia. • OSL es una técnica novedosa que ofrece un potencial de dosimetría in vivo en radioterapia. • El material más prometedor es Al 2 O 3: C.

Dosímetro Film • El dosímetro de película consta de una película fotográfica colocada en el interior de una carcasa protectora que contiene los filtros apropiados para el tipo de radiación a detectar. • Las películas fotográficas que se emplean en dosimetría de radiaciones consisten en una emulsión compuesta por cristales microscópicos de Ag. Br suspendidos en un medio gelatinoso • la densidad óptica o ennegrecimiento de las distintas zonas de la película revelada y es dicha magnitud la que se relaciona con la dosis de radiación mediante el proceso de calibrado.

Tipos de Filtros de Dosímetros Film 1 - Ventana 2 - Plástico, 50 mg/cm 2 3 - Plástico, 300 mg/cm 2 4 - Dural, 0, 1 mm 5 - 0, 7 mm de cadmio + 0, 3 mm de plomo 6 - 0, 7 mm de estaño + 0, 3 mm de plomo 7 - 0, 7 mm de plomo (blindaje de bordes) 8 - 0, 4 g de indio 9 - Película

Dosímetro activo Dosímetro semiconductor • El semiconductor (cristal de silicio o de germanio puros) evoluciona al paso de la radiación como una cámara de ionización en la que la carga eléctrica se transporta por medio de la creación de abundantes pares electrónhueco. Un hueco consiste en la falta de un electrón en los enlaces interatómicos de la estructura del cristal, pudiendo desplazarse por el volumen de éste, y sus propiedades se asemejan a un ión positivo. Mediante la recogida de estos portadores de carga puede detectarse el paso de las partículas o fotones y en determinadas condiciones medir su energía.

Otros tipos de Dosímetros Los dosímetros de gel que se puede dividir en dos tipos: 1. Tipo: geles Fricke • Los iones Fe 2+ en soluciones de sulfato ferroso se dispersan en gelatina, agarosa o matriz de PVA. • Los cambios inducidos por la radiación se deben a la absorción directa de la radiación o a través de radicales libres de agua intermedios. • Tras la radiación, los iones Fe 2+ se convierten en iones Fe 3+ con un cambio correspondiente en las propiedades paramagnéticas.

2. Tipo: geles de polímero • En el gel de polímero, los monómeros, como la acrilamida, se dispersan en una gelatina o matriz de agarosa. • Tras la radiación, los monómeros experimentan una reacción de polimerización, lo que da como resultado una matriz de gel polimérico en 3 -D. Esta reacción es una función de la dosis absorbida. • La señal de la dosis puede evaluarse mediante RMN, tomografía computarizada de rayos X (CT), tomografía óptica, espectroscopia vibratoria o ultrasonido.

Dosímetro Centellador • Cuando una partícula ionizante incide en un material, puede interactuar de acuerdo al mecanismo que corresponda al tipo de partículas, a su energía y al material de que se trate, produciendo partículas cargadas que se mueven en su interior. En los centelladores, pequeña fracción de la energía cinética de las partículas secundarias es convertida en energía luminosa; el resto se transfiere al medio como calor o como vibraciones de su red cristalina. La fracción de la energía que se convierte en luz depende, para un dado centellador, de la naturaleza de la partícula y de su energía

Los centelladores de plástico también son un nuevo desarrollo en la dosimetría de radioterapia. La luz generada en centellador se lleva por una fibra óptica a un PMT (fuera de la sala de irradiación). Requiere dos conjuntos de fibras ópticas, que se acoplan a dos PMT diferentes, permitiendo la sustracción del fondo de la radiación Čerenkov de la señal medida.

Conclusión