Física de la detección de radiaciones ionizantes

La detección de la radiación ionizante se fundamenta en la interacción de dicha radiación con la materia. La capacidad de producir ionizaciones en el medio (mediante colisiones inelásticas en el caso de los electrones y mediante los efectos fotoeléctricos y Compton en el caso de los fotones) es una de las propiedades de las radiaciones más usadas para su detección. Al tener los electrones carga eléctrica se dice que son indirectamente ionizantes ya que las cargas eléctricas aparecen a consecuencia de su interacción con la materia. Las cargas eléctricas que se producen a consecuencia de la radiación han de recogerse en electrodos separados, para lo cual se hace necesario que exista una cierta diferencia de potencial entre dichos electrodos para así poder captar las cargas liberadas por dicha radiación. Los detectores informan de la presencia de la radiación. Los contadores cuentan el número de partículas detectadas. Si el sistema de detección es espectrométrico nos informará además de la energía de las partículas. A veces sólo interesa conocer los efectos que produce la radiación en un material. Los detectores que realizan este trabajo son los dosímetros. La detección de la radiación es un fenómeno probabilístico. Por tanto nunca serán detectadas todas las partículas que inciden sobre el detector. El valor de la fracción de las partículas detectadas se conoce con el nombre de rendimiento o eficiencia de la detección. La dosimetría consiste en la determinación a lo largo de un tiempo determinado de las dosis producidas por una fuente o generador dado. La dosimetría ambiental o de área es la practicada con la finalidad de determinar las dosis en ciertas áreas o zonas de instalaciones. La finalidad de la dosimetría de área consiste en evaluar el riesgo radiológico de dichas zonas. La dosimetría personal tiene como finalidad determinar las dosis recibidas por personas. Esta dosimetría se realiza sobre segmentos de población por razones profesionales, por residir en zonas de riesgo o por recibir radiaciones a consecuencia de un tratamiento médico
Keywords: 
dosimetría, física, radiaciones ionizantes
Main Author: 
María Isabel
Marco Galve
Co-authors: 
Ignacio
García Delgado
Aurora
Villalobos Sánchez
Sebastián
González Álvarez
Antonio Ángel
Chaves Manceras
Francisco José
Gómez Gómez

Marco Galve, María Isabel

Facultativo Especialista de Área del Servicio de Radiodiagnóstico / Centro Hospitalario de Alta Resolución de Benalmádena / Benalmádena, Málaga, España+34 657 92 92 53 / isabelmarcogalve@yahoo.esGarcía Delgado, IgnacioUnidad de Prevención de Riesgos Laborales / Hospital Regional Universitario de Málaga (Carlos Haya) / Av. Carlos Hayal, s/n / 29010 Málaga, España+34 95 129 12 76 / ignacio.garcia.sspa@juntadeandalucia.esVillalobos Sánchez, AuroraFacultativo Especialista de Área / Hospital Regional Universitario de Málaga (Carlos Haya) / Av. Carlos Hayal, s/n / 29010 Málaga, España

+34 95 129 12 31 / aurora.villalobos.sanchez@andaluciajunta.es González Álvarez, Sebastián

Unidad de Prevención de Riesgos Laborales / Hospital Regional Universitario de Málaga (Carlos Haya) / Av. Carlos Hayal, s/n / 29010 Málaga, España

+34 95 129 12 76 /

sebastian.gonzalez.sspa@juntadeandalucia.es Chaves Manceras, Antonio Ángel

Unidad de Prevención de Riesgos Laborales / Hospital RegionalUniversitario de Málaga (Carlos Haya) / Av. Carlos Hayal, s/n / 29010 Málaga, España+34 95 129 12 31 / antonioa.chaves.sspa@juntadeandalucia.esGómez Gómez, Francisco JoséUnidad de Prevención de Riesgos Laborales / Hospital Regional Universitario de Málaga (Carlos Haya) / Av. Carlos Hayal, s/n / 29010 Málaga, España+34 95 129 15 44 / fjose.gomez.sspa@juntadeandalucia.es

ABSTRACT

ABSTRACT

La detección de la radiación ionizante se fundamenta en la interacción de dicha radiación con la materia. La capacidad de producir ionizaciones en el medio (mediante colisiones inelásticas en el caso de los electrones y mediante los efectos fotoeléctricos y Compton en el caso de los fotones) es una de las propiedades de las radiaciones más usadas para su detección.

Al tener los electrones carga eléctrica se dice que son indirectamente ionizantes ya que las cargas eléctricas aparecen a consecuencia de su interacción con la materia.

Las cargas eléctricas que se producen a consecuencia de la radiación han de recogerse en electrodos separados, para lo cual se hace necesario que exista una cierta diferencia de potencial entre dichos electrodos para así poder captar las cargas liberadas por dicha radiación.

Los detectores informan de la presencia de la radiación. Los contadores cuentan el número de partículas detectadas. Si el sistema de detección es espectrométrico nos informará además de la energía de las partículas. A veces sólo interesa conocer los efectos que produce la radiación en un material. Los detectores que realizan estetrabajo son los dosímetros.

La detección de la radiación es un fenómeno probabilístico. Por tanto nunca serán detectadas todas las partículas que inciden sobre el detector. El valor de la fracción de las partículas detectadas se conoce con el nombre de rendimiento o eficiencia de la detección.

La dosimetría consiste en la determinación a lo largo de un tiempo determinado de las dosis producidas por una fuente o generador dado.

La dosimetría ambiental o de área es la practicada con la finalidad de determinar las dosis en ciertas áreas o zonas de instalaciones. La finalidad de la dosimetría de área consiste en evaluar el riesgo radiológico de dichas zonas.

La dosimetría personal tiene como finalidad determinar las dosis recibidas por personas. Esta dosimetría se realiza sobre segmentos de población por razones profesionales, por residir en zonas de riesgo o por recibir radiaciones a consecuencia de un tratamiento médico.

Palabras clave

Palabras clave

Dosimetría, física, radiaciones ionizantes

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

La detección de la radiación ionizante se fundamenta en la interacción de dicha radiación con la materia. La capacidad de producir ionizaciones en el medio (mediante colisiones inelásticas en el caso de los electrones y mediante los efectos fotoeléctricos y Compton en el caso de los fotones) es una de las propiedades de las radiaciones más usadas para su detección.

Al tener los electrones carga eléctrica se dice que son indirectamente ionizantes ya que las cargas eléctricas aparecen a consecuencia de su interacción con la materia.

Las cargas eléctricas que se producen a consecuencia de la radiación han de recogerse en electrodos separados, para lo cual se hace necesario que exista una cierta diferencia de potencial entre dichos electrodos para así poder captar las cargas liberadas por dicha radiación.

Los detectores informan de la presencia de la radiación. Los contadores cuentan el número de partículas detectadas. Si el sistema de detección es espectrométrico nos informará además de la energía de las partículas. A veces sólo interesa conocer los efectos que produce la radiación en un material. Los detectores que realizan este trabajo son los dosímetros.

La detección de la radiación es un fenómeno probabilístico. Por tanto nunca serán detectadas todas las partículas que inciden sobre el detector. El valor de la fracción de las partículas detectadas se conoce con el nombre de rendimiento o eficiencia de la detección.

La dosimetría consiste en la determinación a lo largo de un tiempo determinado de las dosis producidas por una fuente o generador dado.

La dosimetría ambiental o de área es la practicada con la finalidad de determinar las dosis en ciertas áreas o zonas de instalaciones. La finalidad de la dosimetría de área consiste en evaluar el riesgo radiológico de dichas zonas.

La dosimetría personal tiene como finalidad determinar las dosis recibidas por personas. Esta dosimetría se realiza sobre segmentos de población por razones profesionales, por residir en zonas de riesgo o por recibir radiaciones a consecuencia de un tratamiento médico.

La detección de la radiación ionizante se fundamenta en la interacción de dicha radiación con la materia. La capacidad de producir ionizaciones en el medio es una de las propiedades de las radiaciones más usadas para su detección.

Los electrones son partículas directamente ionizantes, pues tienen cargaeléctrica.

Los fotones (partículas neutras) deben interaccionar con la materia para que aparezcan cargas eléctricas, mediante:

Efecto fotoeléctrico

El fotón incidente interacciona con todo el átomo y arranca un electrón del mismo. A consecuencia de este proceso el fotón desaparece y su energía se gasta en arrancar el electrón y comunicarle energía cinética.

Efecto Compton

La dispersión Compton se produce cuando un fotón interacciona con alguno de los electrones periféricos de un átomo. Parte de la energía del fotón incidente se gasta en comunicar energía cinética al electrón arrancado y el resto aparece en forma de un fotón dispersado.

DETECTORES DE RADIACIÓN

Detector de Geiger-Müller

Cuando una radiación ionizante induce una ionización en el interior del tubo, se crea un ión de argón y un fotoelectrón, el cual se acelera fuertemente mediante la diferencia de potencial existente entre el hilo central y la pared del tubo. En este proceso de aceleración el electrón secundario adquiere energía como para poder ionizar a otro átomo de argón mediante una colisión. Así se obtiene otro fotoelectrón. Así sucesivamente se recoge una “avalancha” de electrones en el hilo central, y se produce un impulso de corriente que pasa al contador de impulsos.

Detector de centelleo

Este tipo de detector es muy eficiente para detectar fotones. El cristal de centelleo suele ser INa activado con Talio. El fotón se absorbe cuando incide sobre el cristal, y éste se excita. A continuación se desexcita emitiendo luz visible. La luz generada incide sobre el fotomultiplicador, éste desprende electrones, y tras pasar por el fotomultiplicador, se consigue un pulso de tensión. La altura del puso es proporcional a la energía del fotón absorbido por el cristal.

DOSÍMETROS

Se analizarán a continuación las cámaras de ionización, dosimetría personal basada en ionización gaseosa, dosímetros de termoluminiscencia y emulsión fotográfica

Cámaras de ionización

Se basan en recoger las cargas liberadas por las radiaciones al ionizar un gas. Estas cargas se recolectan mediante un par de electrodos entre los que hay una diferencia de potencial adecuada para evitar el fenómeno de la recombinación. Hay 2 tipos:

Las que funcionan acumulando y sumando las cantidades individuales de carga eléctrica resultante de cada detección (cámara de impulso)

Las que miden la corriente promedio que produce el haz de radiación (cámara de corriente)

Se suelen usar para la detección de radiación en el campo del radiodiagnóstico. Pueden ser del tipo de los monitores portátiles que tienen un volumen apreciable y están especialmente indicadas para medir radiación dispersa, o del tipo de las cámaras planas de pequeño volumen que están indicadas para hacer medidas en el haz directo.

El rendimiento de las cámaras está en torno al 1 %. La carga eléctrica liberada en las cámaras de ionización a consecuencia de la irradiación con rayos X es muy pequeña, por lo que se hace necesario amplificarla previamente a su medida.

Dosimetría personal basada en ionización gaseosa

Son los dosímetros personales tipo “pluma”, y están basados en la descarga de un condensador por efecto de la radiación.

La alta tensión se aplica al condensador como paso previo a su uso. El condensador permanece cargado, a no ser que su dieléctrico se ionice por la irradiación. Al descargarse el condensador varía su diferencia de potencial. Latensión en las armaduras del condensador se puede relacionar con la exposición.

Los dosímetros de este tipo que llevan un electrómetro de filamento incorporado son muy sensibles a los golpes. Debido a la descarga natural de los condensadores en el transcurso del tiempo, su utilización se restringe a una jornada laboral.

Dosímetros de termoluminiscencia

Existen una serie de compuestos, como el fluoruro de litio (LiF), que al ser irradiados guardan la energía cedida por la radiación en su estructura cristalina. Un posterior calentamiento de estos compuestos hace que emitan el exceso de energía que tienen en forma de luz (termoluminiscencia). La medida de la cantidad de luz emitida se correlaciona con la cantidad de radiación recibida, por lo que estos materiales se emplean como dosímetros personales.

Se trata por tanto de analizar la radiación “por destellos”.

Emulsión fotográfica

Al interaccionar la radiación con los haluros de plata de la emulsión fotográfica, se produce una liberación de plata metálica con el consiguiente ennegrecimiento de la emulsión. La densidad óptica de la emulsión, es decir, su mayor o menor ennegrecimiento, depende de la mayor o menor cantidad de radiación que ha llegado a la emulsión.

Mediante el revelado, la cantidad de plata que se ha liberado se fija, con lo que no se produce más ennegrecimiento aunque le llegue más radiación. Debido a esto los dosímetros fotográficos pueden usarse como documentos que atestigüen la radiación recibida. El mayor o menor ennegrecimiento de la película se mide tras el revelado mediante un sistema de microdensitometría.

Las películas fotográficas una vez reveladas y leídas pueden archivarse, lo que constituye una ventaja. Como inconveniente, la películas son de u sólo uso, lo que encarece este sistema dosimétrico.

REFERENCIAS

  • 1. REAL DECRETO 53/1992, de 24 de enero por el que se aprueba el Reglamento sobre Protección Sanitaria contra Radiaciones Ionizantes.
  • 2. Introducción a la biofísica y a la Física Médica. Antonio Díez de los Ríos. Universidad de Málaga.1983.
  • 3. REAL DECRETO 413/1997, de 21 de marzo, sobre protección operacional de los trabajadores externos con riesgo de exposición a radiaciones ionizantes por intervención en zona controlada.
  • 4. CONVENIO 115 DE LA OIT, relativo a la protección de los trabajadores contra las radiaciones ionizantes
  • 5. REAL DECRETO 783/2001, de 6 de julio, por el que se aprueba el Reglamento sobre protección sanitaria contra radiaciones ionizantes
  • 6. Directiva 96/29/Euratom del Consejo de 13 de mayo de 1996 por la que se establecen las normas básicas relativas a la protección sanitaria de los trabajadores y de la población contra los riesgos que resultan de las radiaciones ionizantes

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