3. Capacitar al estudiante en la utilización del Geiger-Müller, así como en la interpretación de sus resultados.

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BIOMEDICAS E IMAGENES CARRERA DE RADIOTECNOLOGIA FRP-101 LABORATORIO 4 DETECCIÓN DE RADIACIÓN IONIZANTE Y EQUIPOS DE MEDICIÓN OBJETIVOS: 1. Identificar los principales equipos detectores de radiación. 2. Describir el funcionamiento de los principales detectores de radiación tales como: detectores de gas, detectores de centelleo, cámara de ionización, DTL, etc. 3. Capacitar al estudiante en la utilización del Geiger-Müller, así como en la interpretación de sus resultados. 4. Capacitar al estudiante en el manejo y lectura del dosímetro de bolsillo tipo lapicero. EQUIPO Y MATERIAL UTILIZADO: 1. Fuente de Cesio Contador de Gas (Cámara de Ionización, Contador Proporcional, Geiger-Muller, etc). 3. Detector de Centelleo. 4. Dosímetro Personal, tipo lapicero, película, TLD. DETECCION DE LA RADIACION Y MEDIDA Hay instrumentos diseñados para detectar la radiación o para medirla, o para ambos fines. Aquellos diseñados para la detección normalmente operan en el modo de pulso o tasa y se usan para indicar la presencia de radiación. En el modo de pulso, la presencia de radiación se indica por un sonido instantáneo, uno chirriante o un pitido. En el modo tasa, las respuesta del instrumento está en mr/h (mgy/h) o (Gy/h). Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 1

2 Los instrumentos diseñados para medir la intensidad de la radiación normalmente operan en el modo de integración. Acumulan la señal y la respuesta está en exposición total (mr o R). Esta aplicación se llama dosimetría y los dispositivos que miden la radiación, dosímetros. El primer dispositivo de detección de radiación fue la emulsión fotográfica y todavía es un medio primario de descubrimiento y medida de la radiación. Está claro que la película tiene dos aplicaciones principales en radiología de diagnóstico: 1. La realización de una radiografía. 2. Dosímetro personal de radiación. DETECTORES DE GAS Existen tres tipos de radiación de gas: las cámaras de ionización, los contadores proporcionales y los detectores Geiger Muller. Aunque tienen diferentes características en la respuesta, están basados en el mismo principio de funcionamiento. Cuando la radiación atraviesa un gas, ioniza los átomos del gas. Los electrones desprendidos por la radiación son detectados como una señal eléctrica proporcional a la intensidad de radiación. A lo largo del eje central del cilindro se coloca un alambre rígido llamado electrodo central. Si se crea una diferencia de potencial entre el electrodo central y la pared de manera que el alambre sea positivo y la pared negativa, el electrodo central atraerá cualquier electrón liberado en el cámara de ionización. Estos electrones forman una señal eléctrica, como un pulso de electrones o como una corriente continua. Esta señal eléctrica es amplificada y medida. Su intensidad es proporcional a la intensidad de la radiación que le causo. En general, cuanto más grande sea la cámara, mas moléculas de gas habrá disponibles para la ionización y, por tanto, el instrumento será más sensible. De forma similar, si se presuriza la cámara, entonces habrá más moléculas disponibles para la ionización y la sensibilidad aun será más alta. Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 2

3 En radiología se utilizan diferentes tipos de cámaras de ionización; el más familiar es el estudio portátil. Este instrumento se usa principalmente para los estudios de radiación de área. Puede medir un amplio margen de intensidades de radiación, desde 1 mr/h hasta varios miles R/h. La cámara de ionización es el instrumento elegido para medir la intensidad de radiación en áreas alrededor de un fluoroscopio, alrededor de generadores de radionúclidos y jeringas, en las proximidades de pacientes que contienen cantidades terapéuticas de materiales radiactivos y también fuera de barreras protectoras. Hay otras cámaras de ionización más precisas, que se utilizan para la calibración precisa del rendimiento de la intensidad de los sistemas de imagen de rayos X de diagnóstico. Otra aplicación de una cámara de ionización de precisión es la calibración de la dosis estos dispositivos se utilizan en laboratorios de medicina nuclear para el análisis de material radiactivo. DETECTORES DE CENTELLEO Los detectores de centelleo se utilizan en varias áreas de la ciencia radiológica. El detector de centelleo es la base de la gamma cámara en medicina nuclear y se utiliza en las series de detectores de la mayoría de sistemas de imagen por tomografía computarizada (TC); es el receptor de imagen utilizado en varios tipos de sistemas de imagen digital. EL PROCESO DE CENTELLEO Ciertos tipos de material centellean cuando se irradian, es decir, emiten un destello de luz inmediatamente como respuesta a la absorción de un rayo X. la cantidad de luz emitida es proporcional a la cantidad de energía absorbida por el material. Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 3

4 DOSIMETRIA TERMOLUMINICENTE Algunos materiales brillan cuando se calientan. Esta es la emisión térmica estimulada de luz visible, llamada termoluminiscente. En los primeros años de la década de 1960, camerón y sus compañeros de la Universidad de Wisconsin experimentaron con algunos materiales. Esta termoluminiscencia inducida por radiación se utiliza como un método sensible y preciso de dosímetros de radiación para monitorización de la radiación del personal y para medir la dosis en el paciente durante los procesos de diagnóstico y radiación terapéutica. Después de la irradiación, el fosforo de TLD se pone en un disco especial o plancheta (planchet) para analizarlo en un instrumento llamado analizador de TLD. La temperatura de la plancheta se puede controlar cuidadosamente, vista directamente la plancheta, la plancheta es un tubo de PM. El tubo PM es el mismo tipo de tubo de vacío sensible a la luz y medidor de luz descrito previamente como un componente importante de los detectores de centelleo. El montaje del tubo PM plancheta se hace en una cámara con sellado de luz ajustado. La salida de la señal del tubo PM se amplifica y se visualiza. LA CURVA DE BRILLO Cuando la temperatura de la plancheta aumenta, la cantidad de luz emitida por la TLD se incrementa de manera irregular. Hay varios picos prominentes en el grafico; cada uno ocurre debido a la transición electrónica específica en los cristales termoluminiscentes. Dicho grafico se conoce como curva de brillo y cada material termoluminiscente tiene una curva de brillo característica. La altura del pico de temperatura más alto y el área total bajo la curva son directamente proporcionales a la energía depositada en la TLD por la radiación ionizante. TIPOS DE MATERIALES DE DOSIMETRÍA TERMOLUMINICENTE Muchos materiales, incluidos algunos tejidos del cuerpo, tienen esta propiedad de termoluminiscencia inducida por radiación. Los materiales que se usan para TLD son, sin embargos Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 4

5 Escasos y principalmente tipos de cristales inorgánicos. El fluoruro de litio (Lif) es el material de TLD más utilizado. Tiene un número atómico de 8,2 y, por tanto, unas propiedades de absorción de rayos X similares a las del tejido blando. El Lif es relativamente sensible puede medir dosis tan bajas como 5 mrad con una precisión modesta, y su precisión superior al 5% en dosis que exceden los 10 rad. El fluoruro de calcio (CaF) activado con manganeso (CaF2: Mn) tiene un número atómico eficaz (Z=16,3) que el LiF y esto lo hace considerablemente más sensible a la radiación ionizante. El (CaF2: Mn) puede medir dosis de radiación de menos de 1 mrad con precisión moderada. LUMINICENCIA ESTIMULADA OPTICAMENTE A finales de la década de 1990, Launder desarrollo un dosímetro de radiación adicional especialmente adaptado para la monitorización profesional el proceso se llama luminiscencia estimulada ópticamente (OSL) y se utiliza el óxido de aluminio (AL2O3) como detector de radiación. La irradiación de (AL2O3) estimula algunos electrones a un estado excitado. Durante el procesado, una luz láser estimula esos electrones, y así se consigue que vuelvan a su estado base con la emisión de luz visible. La intensidad de emisión de luz es proporcional a la dosis de radiación recibida por el (AL2O3). Con una dosis mínima comunicada de 1 mrad, la OSL es más sensible que la TLD. La OSL tiene una precisión de 1 mrad, que ronda de TLD. Otros rasgos de la OSL son el re análisis para la confirmación de las dosis, la información cualitativa sobre condiciones de exposición, un amplio intervalo dinámico y una excelente estabilidad de largo plazo. Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 5

6 REPORTE DE LABORATORIO: PRACTICA 4 DETECCION DE RADIACION IONIZANTE Y EQUIPOS DE MEDICION Nombre: Cuenta: Sección de Laboratorio: Instructor de Laboratorio: Docente de la clase: Fecha: PROCEDIMIENTO: 1. Con ayuda de su instructor identifique cada uno de los equipos detectores y sus partes, el voltaje de operación, si funciona con baterías, así como la escala de lecturas si la tiene. Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 6

7 3. Con el detector GM se pretende demostrar que nuestro entorno es radiactivo. Se medirá para ello la radiación del ambiente. 4. Cocluir: 5. Encienda el Geiger-Muller, una vez familiarizado con su manejo mida la radiación de fondo, especifique la zona y anótelo, luego acérquelo a una distancia de 100cm. de la fuente de Cs137, luego a 50cm, tome notas, acérquelo a una distancia de unos 25cm y por último a unos 5cm nuevamente tome la lectura (haga un promedio con tres lecturas, se adjunta la tabla). 6. Concluir: Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 7

8 7. En general el número de cuentas en cada medición es distinta debido a que el proceso de desintegración y el de detección siguen leyes probabilísticas, por eso el número medio de impulsos da una información más precisa del fondo natural. 8. Concluir: 9. Con los resultados obtenidos pudimos observar una vez más las estrategias básicas de Protección Radiológica. Explique cada uno de ellos. 10. Concluir: TABLA DE RESULTADOS Distancia (cm) 20 cm 10 cm 5 cm Intensidad (mr/h) Medición No. 1 Medición No. 2 Medición No. 3 Promedio Mediciones Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 8

9 CUESTIONARIO DE INVESTIGACION: 1. Concepto de Dosimetría? 2. Qué entendemos por dosimetría personal basada en cámaras de ionización? 3. Investigue las ventajas y desventajas del G-M, Contador proporcional, Cámara de Ionización, DTL, detector de película, detector de centelleo y dosímetro de bolsillo? 4. Quién fue el pionero físico nuclear alemán e inventor del contador Geiger Muller? 5. Describa la dosimetría basada en termoluminiscencia? 6. Describa la diferencia entre sensibilidad y exactitud. 7. Qué uso se les da en general a los detectores de centelleo? 8. Qué es luminiscencia y termoluminiscencia? 9. Investigue sobre espectrometría y sus usos. Elaborado por Dra. Lizeth Varela Catedrática FRP-101. Colaboración: Unidad Física Médica y Radiaciones (SFMR). Detección de Radiación Ionizante y Equipos de Medición No.4 Página 9