TEMA 4: DETECCIÓN Y MEDIDA DE LA RADIACIÓN.

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1 TEMA 4: DETECCIÓN Y MEDIDA DE LA RADIACIÓN. Curso de Protección Radiológica para dirigir instalaciones de Rayos X con fines de diagnóstico médico. Francisco Blázquez Molina Servicio de Protección Radiológica HUiP La Fé, Valencia

2 Índice: 1. Detección y dosimetría de la radiación: Fundamentos físicos de la detección Detectores de ionización gaseosa Detectores de centelleo Dosimetría Medida de la dosis en haz directo.

3 1. Detección y dosimetría de la radiación.

4 1.1. Fundamentos físicos de la detección. Fenómeno físico no medible Temperatura Radiación Radiación Efecto físico medible Detección y medida del efecto medible Dilatación del mercurio Producción de carga Medida del volumen de mercurio Medida de la corriente Disociación de la materia Medida del engrenecimiento de una película Obtención información acerca del fenómeno inicial Obtención información acerca de la temperatura Obtención información acerca del haz de radiación Obtención información acerca del haz de radiación

5 1.2. Detectores de ionización gaseosa. Se basa en: generación de carga al ser atravesado el detector por la radiación. Gas a presión entre dos electrodos (ánodo y cátodo) que atraen la carga originada. Zona 1: Zona de recombinación. Zona 2: Cámara de ionización ( V). Zona 3: Zona proporcional (500 V). Zona 4: Proporcionalidad limitada. Zona 5: Zona Geiger (1000 v). Zona 5: Descarga continua.

6 1.2. Detectores de ionización gaseosa: cámara de ionización. Clasificación: Según su geometría: plana o cilíndrica. Según su funcionamiento: de corriente o de impulsos. Uso: Para vigilancia de zonas, como monitores de radiación. Los cilíndricos pueden darnos información sobre la energía de la partícula, aunque no es frecuente. En general para la detección de RX, γ y β. Funcionamiento: Todos los electrones e iones son recogidos en el ánodo o en el cátodo. No se produce multiplicación de carga. Un sistema electrónico amplifica la señal para ser detectada.

7 1.2. Detectores de ionización gaseosa: contador proporcional. Clasificación: Según su geometría: plana o cilíndrica. Generalmente se usa geometría cilíndrica ya que permite hacer espectrometría. Funcionamiento: Los electrones e iones generados por la radiación, son acelerados por el campo eléctrico, produciendo nuevas ionizaciones. Uso: Medidas de actividades muy bajas. Detectores de partículas α, β y neutrones.

8 1.2. Detectores de ionización gaseosa: contador Geiger. Funcionamiento: Los electrones e iones generados por la radiación, son acelerados por el campo eléctrico. Provocan avalanchas, ocupando todo el volumen del detector. Todas los impulsos tienen la misma amplitud. Son muy sensibles, sin necesitar circuito amplificador. Uso: Medidas de actividades muy bajas. Detectores de partículas α y β, con rendimientos del 100%.

9 1.3. Detectores de ionización gaseosa: Detector de centelleo. Funcionamiento: Basados en materiales luminiscentes, capaces de emitir luz visibles en presencia de radiación. Componentes del detector: Centelleador (pueden ser de materiales orgánicos antraceno- o cristales inorgánicos NaI(Tl)-) y tubo fotomultiplicador. Características del detector: Permite espectrometría e identificar partículas. Eficiencias altas: 60% fotones gamma, 100% emisores beta de baja energía. Permite detectar alfas en un fondo intenso de partículas beta y gamma.

10 1.4. Dosimetría: Definición. Dosimetría ambiental y personal. Dosimetría: 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, con el objetivo de prevenir o limitar la aparición de efectos nocivos. Público Trabajadores expuestos Dosimetría ambiental Dosimetría de área Dosimetría personal Vigilancia del ambiente de trabajo Vigilancia de las dosis individuales

11 1.4. Dosimetría: Dosímetros personales. Dosímetros pasivos y activos. Clasificación: Según necesiten o no una fuente de alimentación para su funcionamiento. Pasivos: Integran la dosis durante la exposición sin necesidad de estar conectados a un equipo de medida. La medida se realiza al finalizar el periodo de exposición en laboratorios especializados. Los más usuales son los de termoluminiscencia y los basados en películas fotográficas, aunque también hay fotoluminiscentes, de burbuja, de emulsiones nucleares Activos: Necesitan una fuente de alimentación para su funcionamiento. Presentan una lectura inmediata y continua. Proporcionan información sobre la dosis acumulada, tasa de dosis, y las condiciones de exposición. Suelen estar basados en detectores de ionización gaseosa y detectores de semiconductor.

12 1.4. Dosimetría: Dosímetros termoluminiscentes. Principio de funcionamiento: La termoluminiscencia es la emisión de luz cuando un material que ha sido expuesto a radiaciones ionizantes es calentado. Se debe a la creación de pares electrón hueco por parte de la radiación. Usando varios detectores combinados con varios filtros, es posible obtener más información acerca del campo de radiación. Ventajas: Reutilizables. Gran equivalencia a tejido biológico. Amplio margen de energía. Permite evaluar dosis en campos mixtos. Fácil manejo y poco peso. No necesitan baterías. Proceso de lectura fácil de informatizar. Desventajas: La información desaparece al ser leídos. Durante su uso se puede perder información ( fading ) debido a la estimulación óptica o térmica.

13 1.4. Dosimetría: Dosímetros de película. Principio de funcionamiento: Se trata de una emulsión compuesta por AgBr en un medio gelatinoso. La radiación (y el calor y la luz) producen imágenes latentes. Tras un proceso de lavado y fijado se fijan las partículas de AgBr. El ennegrecimiento dependerá de la dosis de radiación. Desventajas: No reutilizables. Procesos de revelado y lectura laborioso y difícil de automatizar. Límite inferior de detección demasiado bajo, y saturación a altas dosis. El material es inestable a muchos factores: luz, calor, humedad Ventajas: Permiten la avaluación selectiva de campos mixtos. Registro permanente. Bajo peso. Autónomos.

14 1.4. Dosimetría: Dosímetros electrónicos de lectura directa. Principio de funcionamiento: Basado en cámaras de ionización o en detectores de semiconducción. En los primeros se mide la ionización producida, en los segundos se mide la carga generada. Ventajas: Estimación de dosis y tasa de dosis en tiempo real. Emisión y programación de alarmas sonoras y luminosas. Fácil conexión a medios informáticos. Se puede almacenar información usando memorias no volátiles. Desventajas: Necesidad de baterías. Precio elevado. Peso elevado. Necesidad de calibración individual.

15 1.5. Medida de la dosis en haz directo. Objetivo: Estimar la dosis recibidas por los pacientes, por dos motivos: para establecer y comprobar los procedimientos de buenas prácticas de optimización de la protección al paciente y para determinar los riesgos de forma que las técnicas diagnósticas puedan ser justificadas y los casos de sobreexposición investigados. Producto dosis-área (PDA): Integral de la dosis absorbida en aire sobre una superficie perpendicular al haz. Incluye retrodispersión y es invariante con la distancia al foco. Se mide con una cámara de ionización. Muy útil para estimar la dosis al paciente. Dosis piel a la entrada (DPE): Dosis absorbida en aire medida sobre el eje del haz, en el punto donde el haz penetra en el paciente. Incluye retrodispersión. Se mide usando dosímetros termoluminiscentes.