MEDIDA DE LA RADIACIÓN
Módulo: Magnitudes y detección Diplomatura en Protección Radiológica
Docente María Paulina Llano Gaviria
La Universidad CES es la propietaria y titular de todos los derechos de propiedad intelectual asociados al presente contenido. La comunicación pública del mismo se realiza, única y exclusivamente, con fines de divulgación e información. Por lo tanto, el material no se podrá usar para propósitos diferentes a los indicados. La presente divulgación no implica licencia, cesión o autorización de uso o explotación de ningún tipo de derechos de propiedad intelectual diferentes sobre el mismo. La copia, reproducción total o parcial, modificación, adaptación, traducción o distribución, infringe los derechos de la Universidad y causa daños por los que se podrá ser objeto de las acciones civiles y penales correspondientes y de las medidas cautelares que se consideren pertinentes o necesarias. Las opiniones expresadas por los autores o partícipes no constituyen ni comprometen la posición oficial o institucional de la Universidad CES.
Índice 1. Detectores: a. Tipos b. Funcionamiento c. Características 2. Monitores: a. Pasivos b. Activos 3. Parámetros generales
1. Detectores Tipos de detectores: ➢ Contadores de Gases (miden ionización) ○ Cámaras de ionización ○ Geiger-Müler ○ Detectores proporcionales ➢ Contadores de centelleo (miden destellos de luz) ○ Cristales de yoduro de cesio ○ Cristales de yoduro de sodio ○ CLYC ➢ Estado Sólido ○ Detectores de semiconducción
Detectores a gases Funcionamiento de detectores de gases: Estos detectores constan de un gas encerrado en un recipiente de paredes tan delgadas como sea posible para no interferir con la radiaciรณn que llega. Los iones positivos y negativos (electrones), producidos por la radiaciรณn dentro del gas, se recogen directamente en un par de electrodos a los que se aplica un alto voltaje.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/094/imgs/lasrad54.gif
Regiones de funcionamiento detectores a gases Regiones de funcionamiento de un detector a gas: Cuando una radiación produce un cierto número de pares de iones, éstos se dirigen a los electrodos correspondientes gracias a la aplicación de un alto voltaje. Sin el alto voltaje apropiado, el detector no funciona o puede dar lecturas erróneas. En su trayecto hacia los electrodos, los iones y electrones son acelerados por el campo eléctrico, y pueden a su vez producir nuevas ionizaciones, o bien pueden recombinarse (neutralizarse). La magnitud de estos efectos depende del tipo de gas, del voltaje aplicado y del tamaño del detector. Los diferentes detectores gaseosos (cámara de ionización, proporcionales y Geiger-Müller) se distinguen por su operación en diferentes regiones de voltaje.
Regiones de funcionamiento detectores a gases La figura muestra las diferentes regiones de voltaje para un detector tĂpico; se grafica el nĂşmero de iones colectados en los electrodos contra el voltaje aplicado, para partĂculas alfa y beta respectivamente.
Regiones de funcionamiento detectores a gases En la región I el voltaje es tan bajo que la velocidad que adquieren los iones y electrones es pequeña, dando lugar a una alta probabilidad de que se recombinen. Por el peligro de perder información, esta región normalmente no se usa. En la región de voltaje II, el número de iones colectados no cambia si se aumenta el voltaje. Se recogen en los electrodos esencialmente todos los iones primarios; es decir, no hay ni recombinación ni ionización secundaria. Por esta razón, el tamaño del pulso depende de la ionización primaria y, por lo tanto, de la energía depositada por cada radiación. Se llama región de cámara de ionización y se usa para medir la energía de la radiación, además de indicar su presencia. En general, la corriente generada en estas cámaras es tan pequeña que se requiere de un circuito electrónico amplificador muy sensible para medirla. En la región III, llamada proporcional, la carga colectada aumenta al incrementarse el voltaje. Esto se debe a que los iones iniciales (primarios) se aceleran dentro del campo eléctrico pudiendo, a su vez, crear nuevos pares de iones. Si uno sube el voltaje, la producción cada vez mayor de ionización secundaria da lugar a un efecto de multiplicación. Los pulsos producidos son mayores que en la región anterior, pero se conserva la dependencia en la energía de las radiaciones. Aumentando aún más el voltaje, se llega a la región IV, llamada de proporcionalidad limitada, que por su inestabilidad es poco útil en la práctica. Si se sigue aumentando el voltaje, se llega a la región V, llamada Geiger-Müller En esta región la ionización secundaria y la multiplicación son tan intensas que se logra una verdadera avalancha de cargas en cada pulso. Los pulsos son grandes por la gran cantidad de iones colectados, pero se pierde la dependencia en la ionización primaria.
Detectores de centelleo Funcionamiento de detectores de centelleo: En este tipo de detectores se aprovecha el hecho de que la radiación produce pequeños destellos luminosos en ciertos sólidos. Esta luz se recoge y transforma en un pulso eléctrico. Con objeto de transformar la pequeña cantidad de luz producida por un cristal de centelleo en una señal eléctrica que se puede manejar con más comodidad, se pone en contacto con un dispositivo llamado fotomultiplicador. El contacto debe ser óptico (por ejemplo con grasa transparente) para que no haya pérdidas.
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/094/imgs/lasrad63.gif
Detectores de centelleo El tubo fotomultiplicador es un recipiente de vidrio sellado y al alto vacío. La cara que está en contacto con el cristal de centelleo va cubierta en su interior por un material que emite electrones al recibir luz (fotocátodo) y opera como una celda fotoeléctrica. Estos electrones son acelerados y multiplicados en campos eléctricos secuenciales entre electrodos llamados dinodos, lográndose multiplicaciones de un millón de veces. En el último de ellos la señal eléctrica es suficientemente grande para poder ser manejada con amplificadores y analizadores de pulsos convencionales. El material más empleado como cristal de centelleo es el yoduro de sodio activado con talio, NaI (T1). Es de costo bajo y es muy estable. Otro muy común es el yoduro de cesio activado con talio, CsI (T1), y hay otros materiales inorgánicos de usos especiales. Por otro lado, especialmente para detectar neutrones, suelen emplearse materiales orgánicos como plásticos. De éstos los más importantes son el antraceno y el estilbeno. Para ciertas aplicaciones son útiles también los líquidos orgánicos.
Detectores de centelleo Los detectores de centelleo tienen algunas ventajas sobre los de gas. En primer lugar, un sólido, por su mayor densidad, es más eficiente en detener la radiación que un gas. Por lo tanto la eficiencia de un detector de centelleo es muy superior a la de uno de gas, especialmente para rayos gamma. En segundo lugar, el proceso de luminiscencia, o sea la absorción de radiación y la posterior emisión de luz, es muy rápido, disminuyendo el tiempo muerto. El material que produce el destello se llama cristal de centelleo. Se selecciona para que tenga una alta eficiencia en absorber radiación ionizante y emitir luz (luminiscencia). Debe ser transparente para poder transmitir la luz producida, y debe estar a oscuras para que la luz ambiental no le afecte .
Detectores de estado sólido Los detectores de semiconducción están basados en materiales semiconductores cristalino (Si, Ge), su principio de operación se basa en la generación de pares (electrón - hueco) debido al paso de la radiación ionizante a través del semiconductor, los pares son recolectados por un campo eléctrico. Las ventajas de los detectores de estado sólido son: 1. 2. 3.
Alta resolución Respuesta rápida y lineal Versatilidad en la geometría
Monitores de radiación A diferencia de los anteriormente mencionados, los monitores de radiación se usan para controlar, o documentar la exposición de personas o entornos. Existen varios tipos de monitores entre los que se encuentran: 1. Dosímetros 2. Monitores de tasa de exposición o dosis (cámaras ionización o Geiger)
Dosímetros Existen dos tipos de dosímetros, los pasivos que sirven para documentar la dosis (TLD, OSL, Película) y dosímetros activos que sirven para controlar la exposición en tiempo real, generalmente son electrónicos. Dentro de las características deseables de los dosímetros se encuentran: 1. baja dependencia o sensibilidad a energías bajas y al ángulo del sensor con respecto a la radiación. 2. Habilidad para detectar varios tipos de radiación. 3. Alta resistencia al deterioro de la señal. 4. Respuesta lineal según la dosis. 5. Valor bajo de la mínima dosis medible (resolución).
Parámetros generales de los detectores 1.
2.
3. 4. 5. 6.
7.
Sensibilidad: Depende de la sección eficaz de ionización es decir de la capacidad de ionización del elemento sensible, la masa del detector, el ruido propio del detector, y el material utilizado para la protección del material sensible. Respuesta: Es la información por parte del detector de la energía de radiación, para una buena respuesta conviene que la energía sea totalmente absorbida por el detector, en este caso es muy importante el tamaño del detector. Resolución en energía: Capacidad para distinguir dos energías próximas. Función de respuesta: Es el espectro de las alturas de pulso observadas en el detector. Tiempo de respuesta: Es el tiempo invertido por el detector en la formación de la señal después del paso de la radiación. Eficiencia: Se define como el número de sucesos detectados entre el número de sucesos emitidos por la fuente y depende de la geometría del detector y la probabilidad de interacción. Tiempo muerto: Es el intervalo de tiempo invertido por el detector para procesar un suceso.
Bibliografía ➢ http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volu men2/ciencia3/094/htm/sec_8.htm ➢ Antonio Brosed Serreta (ed.) - Fundamentos de física médica Volumen 1 Medida de la radicación. ➢ Antonio Brosed Serreta (ed.) - Fundamentos de física médica Volumen 7 Protección Radiológica Hospitalaria. ➢ ICRP Publicación 105 Protección Radiológica en Medicina.
ยก Gracias !
