Qué es el dosímetro termoluminiscente de neutrones – TLD de neutrones – Definición

Un dosímetro termoluminiscente , abreviado como TLD , es un dosímetro de radiación pasiva , que mide la exposición a la radiación ionizante midiendo la intensidad de la luz visible emitida por un cristal sensible en el detector cuando el cristal se calienta . La intensidad de la luz emitida es medida por el lector de TLD y depende de la exposición a la radiación . Dosímetros termoluminiscentesFue inventado en 1954 por el profesor Farrington Daniels de la Universidad de Wisconsin-Madison. Los dosímetros de TLD son aplicables a situaciones en las que no se necesita información en tiempo real, pero se desean registros precisos de monitoreo de dosis acumulada para compararlos con las mediciones de campo o para evaluar el potencial de efectos a largo plazo en la salud. En dosimetría, los tipos de placa de fibra de cuarzo y película están siendo reemplazados por TLD y EPD (Dosímetro personal electrónico).

Dosímetro termoluminiscente de neutrones – TLD de neutrones

La dosimetría de neutrones del personal sigue siendo uno de los problemas en el campo de la protección contra la radiación, ya que ningún método único proporciona la combinación de respuesta energética, sensibilidad, características de dependencia de orientación y precisión necesarias para satisfacer las necesidades de un dosímetro de personal.

Los dosímetros de neutrones de personal más utilizados con fines de protección radiológica son los dosímetros termoluminiscentes y los dosímetros de albedo . Ambos se basan en este fenómeno: termoluminiscencia . Para este propósito, el fluoruro de litio ( LiF ) como material sensible (chip) es ampliamente utilizado. Fluoruro de litio TLDse utiliza para la exposición a rayos gamma y neutrones (indirectamente, usando la reacción nuclear Li-6 (n, alfa)). Los cristales pequeños de LiF (fluoruro de litio) son los dosímetros de TLD más comunes, ya que tienen las mismas propiedades de absorción que los tejidos blandos. El litio tiene dos isótopos estables, litio-6 (7,4%) y litio-7 (92,6%). Li-6 es el isótopo sensible a los neutrones. Para registrar neutrones, los dosímetros de cristal de LiF pueden enriquecerse en litio-6 para mejorar la reacción nuclear de litio-6 (n, alfa). La eficiencia del detector depende de la energía de los neutrones.. Debido a que la interacción de los neutrones con cualquier elemento depende en gran medida de la energía, hacer un dosímetro independiente de la energía de los neutrones es muy difícil. Para separar los neutrones térmicos y los fotones, los dosímetros de LiF se utilizan principalmente, que contienen diferentes porcentajes de litio-6. Chip de LiF enriquecido en litio-6, que es muy sensible a los neutrones térmicos y chip de LiF que contiene muy poco litio-6, que tiene una respuesta de neutrones insignificante.

El principio de los TLD de neutrones es entonces similar al de los TLD de radiación gamma. En el chip LiF, hay impurezas (por ejemplo, manganeso o magnesio), que producen estados de trampa para electrones energéticos. La impureza provoca trampas en la red cristalina donde, después de la irradiación (a la radiación alfa), se retienen los electrones. Cuando el cristal se calienta, los electrones atrapados se liberan y se emite luz. La cantidad de luz está relacionada con la dosis de radiación recibida por el cristal.

Dosímetro de neutrones de albedo termoluminiscente

La dosimetría de neutrones de Albedo se basa en el efecto de la moderación y la retrodispersión de neutrones por el cuerpo humano. Albedo, la palabra latina para «blancura», fue definida por Lambert como la fracción de la luz incidente reflejada difusamente por una superficie. La moderación y la retrodispersión de neutrones por el cuerpo humano crea un flujo de neutrones en la superficie del cuerpo en el rango de energía térmica e intermedia. Estos neutrones retrodispersados ​​llamados albedo neutrones , pueden detectarse mediante un dosímetro (generalmente un chip LiF TLD ), colocado en el cuerpo que está diseñado para detectar neutrones térmicos . Dosímetros de albedoSe ha encontrado que son los únicos dosímetros que pueden medir dosis debido a neutrones en todo el rango de energías. Por lo general, se utilizan dos tipos de fluoruro de litio para separar las dosis aportadas por los rayos gamma y los neutrones. Chip de LiF enriquecido en litio-6, que es muy sensible a los neutrones térmicos y chip de LiF que contiene muy poco litio-6, que tiene una respuesta de neutrones insignificante.

TLD – Principio de operación

La siguiente descripción básica explica cómo funciona un TLD :

1. Cuando la radiación ionizante pasa a través del detector (chip), el chip absorbe la radiación y su estructura cambia ligeramente.
2. En los materiales termoluminiscentes, los electrones pueden alcanzar la banda de conducción, cuando están excitados, por ejemplo, por radiación ionizante (es decir, deben obtener una energía superior al _intervalo E ). Pero en este caso, existen defectos en el material o se agregan impurezas para atrapar los electrones en el intervalo de banda y mantenerlos allí.
3. Estos electrones atrapados representan la energía almacenada durante el tiempo que los electrones están retenidos y la cantidad de esta energía depende de la exposición a la radiación.
4. Para obtener la dosis recibida, el chip TLD debe calentarse en este lector de TLD . Los electrones atrapados vuelven al estado fundamental y emiten fotones de luz visible. La cantidad de luz emitida en relación con la temperatura se llama curva de brillo .
5. Una vez completada la lectura, el TLD se recuece a una temperatura alta. Este proceso esencialmente pone a cero el material TL al liberar todos los electrones atrapados. El TLD está listo para su reutilización .

Lector de TLD

Como se escribió, la energía previamente absorbida de la radiación electromagnética u otra radiación ionizante en estos materiales se vuelve a emitir como luz al calentar el material. La intensidad de la luz emitida es medida por el lector TLD y depende de la exposición a la radiación. Un lector de TLD básico típico contiene los siguientes componentes:

• Calentador . El calentador eleva la temperatura del material TL.
• Tubo fotomultiplicador . PMT amplifica y mide la salida de luz.
• Medidor / Grabador . El registrador puede mostrar y grabar datos.

Para obtener la dosis recibida, el chip TLD debe calentarse en este lector de TLD. Los electrones atrapados regresan al estado fundamental y emiten fotones de luz visible. La cantidad de luz emitida en relación con la temperatura se llama curva de brillo . Esta curva se analiza para determinar la dosis. Una vez completada la lectura, el TLD se recuece a una temperatura alta. Este proceso esencialmente pone a cero el material TL al liberar todos los electrones atrapados. El TLD está listo para su reutilización. Hay dos tipos de lectores. Lectores automáticos y manuales. El lector automático de TLD es mucho más complicado de lo esperado.