O que é Dosimetria Alfa – Definição

A dosimetria alfa é muito específica, porque as partículas alfa viajam apenas alguns centímetros no ar, mas depositam todas as suas energias ao longo de seus caminhos curtos. Dosimetria de Radiação

Partícula Alfa - Interação com a MatériaA dosimetria alfa  é muito específica, porque as partículas alfa viajam apenas alguns centímetros no ar, mas depositam todas as suas energias ao longo de seus caminhos curtos, portanto, a quantidade de energia transferida é muito alta. As partículas alfa e beta, em geral, não representam risco de exposição externa, porque as partículas geralmente não passam pela pele. Por outro lado, a radiação alfa é muito prejudicial quando os radionuclídeos alfa são ingeridos ou inalados. A exposição interna  é mais perigosa do que a exposição externa, pois estamos carregando a fonte de radiação dentro de nossos corpos e não podemos usar nenhum dos  princípios de proteção contra radiação  (tempo, distância, blindagem).

Estudos demonstraram que a radiação alfa e nêutron causa maior dano biológico para uma dada deposição de energia por kg de tecido do que a radiação gama. Foi descoberto que os efeitos biológicos de qualquer radiação  aumentam  com a  transferência linear de energia  (LET). Em suma, o dano biológico da radiação de  alta LET  ( partículas alfa ,  prótons  ou  nêutrons ) é muito maior do que o da radiação de  baixa LET  ( raios gama) Isso ocorre porque o tecido vivo pode reparar mais facilmente os danos causados ​​pela radiação que se espalha por uma área grande do que aquela que está concentrada em uma área pequena. Como mais danos biológicos são causados ​​pela mesma dose física (ou seja, a mesma energia depositada por unidade de massa de tecido), um cinza da radiação alfa ou nêutron é mais prejudicial do que um cinza da radiação gama. Este fato de que radiações de diferentes tipos (e energias) produzem efeitos biológicos diferentes para a mesma dose absorvida é descrito em termos de fatores conhecidos como  efetividade biológica relativa  (RBE) e  fator de ponderação de radiação  (w R ).

Fatores de ponderação por radiação – ICRP

Para radiação de fóton e elétron, o  fator de ponderação de radiação tem o valor 1 independentemente da energia da radiação e para a radiação alfa o valor 20. Para a radiação de nêutrons, o valor depende da energia e atinge de 5 a 20.

Fatores de ponderação de radiação
Fonte: ICRP, 2003. Efetividade biológica relativa (RBE), fator de qualidade (Q) e fator de ponderação de radiação (wR). Publicação ICRP 92. Ann. ICRP 33 (4).

Em 2007, o ICRP publicou um  novo conjunto de fatores de ponderação de radiação (ICRP Publ. 103: As Recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica). Esses fatores são apresentados abaixo.

Fatores de ponderação por radiação - corrente - ICRP
Fonte: ICRP Publ. 103: As recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica

Como mostrado na tabela, aw R  de 1 é para todas as radiações de baixa LET, ou seja, raios X e raios gama de todas as energias, bem como elétrons e múons. Uma curva suave, considerada uma aproximação, foi ajustada aos w R valores como uma função da energia incidente de neutrões. Observe que E n  é a energia de nêutrons em MeV.

fator de ponderação por radiação - nêutrons - ICRP
O fator de ponderação de radiação wR para nêutrons introduzido na Publicação 60 (ICRP, 1991) como uma função descontínua da energia de nêutrons (- – -) e a modificação proposta (-).

Assim, por exemplo, uma dose absorvida de 1 Gy por partículas alfa levará a uma dose equivalente a 20 Sv, e estima-se que uma dose equivalente de radiação tenha o mesmo efeito biológico que uma quantidade igual de dose absorvida de raios gama, que é dado um fator de ponderação de 1.

Detectores de radiação alfa

Os detectores também podem ser classificados de acordo com materiais e métodos sensíveis que podem ser utilizados para fazer uma medição:

Detecção de radiação alfa usando câmara de ionização

câmara de ionização - princípio básicoPara que as partículas alfa e beta sejam detectadas pelas câmaras de ionização , elas devem ter uma janela fina . Essa “janela final” deve ser fina o suficiente para que as partículas alfa e beta penetrem. No entanto, uma janela de quase qualquer espessura impedirá que uma partícula alfa entre na câmara. A janela é geralmente feita de mica com uma densidade de cerca de 1,5 – 2,0 mg / cm 2 . Mas isso não significa que a radiação alfa não possa ser detectada por uma câmara de ionização.

Por exemplo, em alguns tipos de detectores de fumaça, você pode encontrar radionuclídeos artificiais, como o americium-241, que é uma fonte de partículas alfa. O detector de fumaça possui duas câmaras de ionização, uma aberta ao ar e uma câmara de referência que não permite a entrada de partículas. A fonte radioativa emite partículas alfa em ambas as câmaras, que ionizam algumas moléculas de ar. A câmara de ar livre permite a entrada de partículas de fumaça no volume sensível e altera a atenuação das partículas alfa. Se alguma partícula de fumaça entrar na câmara de ar livre, alguns dos íons se fixarão nas partículas e não estarão disponíveis para transportar a corrente nessa câmara. Um circuito eletrônico detecta que uma diferença de corrente se desenvolveu entre as câmaras abertas e seladas e soa o alarme.

Detecção de radiação alfa usando o contador Geiger-Mueller

Os contadores Geiger são usados ​​principalmente para instrumentação portátil devido à sua sensibilidade, circuito de contagem simples e capacidade de detectar radiação de baixo nível. Embora o uso principal dos contadores Geiger seja provavelmente na detecção individual de partículas, eles também são encontrados em medidores gama. Eles são capazes de detectar quase todos os tipos de radiação, mas há pequenas diferenças no tubo Geiger-Mueller. No entanto, o tubo Geiger-Müller produz uma saída de pulso que é da mesma magnitude para toda a radiação detectada; portanto, um contador Geiger com um tubo na janela final não consegue distinguir entre partículas alfa e beta.

Tipo de janela final

Para que partículas alfa e beta sejam detectadas pelos contadores Geiger , elas devem ser fornecidas com uma janela fina. Essa “janela final” deve ser fina o suficiente para que as partículas alfa e beta penetrem. No entanto, uma janela de quase qualquer espessura impedirá que uma partícula alfa entre na câmara. A janela é geralmente feita de mica com uma densidade de cerca de 1,5 – 2,0 mg / cm 2 para permitir que partículas beta de baixa energia (por exemplo, do carbono 14) entrem no detector. A redução de eficiência para alfa é devida ao efeito de atenuação da janela final, embora a distância da superfície verificada também tenha um efeito significativo, e idealmente uma fonte de radiação alfa deve estar a menos de 10 mm do detector devido à atenuação no ar.

Detecção de Alfa usando Contador de Cintilação

Os contadores de cintilação são usados ​​para medir a radiação em uma variedade de aplicações, incluindo medidores portáteis de pesquisa de radiação, monitoramento pessoal e ambiental de contaminação radioativa, imagens médicas, ensaios radiométricos, segurança nuclear e segurança de usinas nucleares. Eles são amplamente utilizados porque podem ser fabricados de maneira barata e com boa eficiência e podem medir a intensidade e a energia da radiação incidente.

Os contadores de cintilação podem ser usados ​​para detectar radiação alfa, beta e gama. Eles podem ser usados ​​também para a detecção de nêutrons. Para esses fins, diferentes cintiladores são usados:

Partículas Alfa e Íons Pesados . Devido ao alto poder ionizante dos íons pesados, os contadores de cintilação geralmente não são ideais para a detecção de íons pesados. Para energias iguais, um próton produzirá de 1/4 a 1/2 da luz de um elétron, enquanto as partículas alfa produzirão apenas cerca de 1/10 da luz. Onde necessário, cristais inorgânicos, por exemplo, CsI ​​(Tl) , ZnS (Ag) (normalmente usados ​​em chapas finas como monitores de partículas α), devem ser preferidos aos materiais orgânicos. O CsI puro é um material cintilante rápido e denso com rendimento de luz relativamente baixo que aumenta significativamente com o resfriamento. As desvantagens de CsI são um gradiente de alta temperatura e uma ligeira higroscopicidade.

Detecção de Alpha usando Semicondutores – Detectores de Tira de Silicone

detector de tira de silicone - semicondutores
Detector de tira de silício Fonte: micronsemiconductor.co.uk

Os detectores à base de silício são muito bons para rastrear partículas carregadas. Um detector de tira de silício é um arranjo de implantes em forma de tira que atuam como eletrodos coletores de carga.

Detectores de fita de silicone 5 x 5 cm 2na área são bastante comuns e são usadas em série (assim como os planos de MWPCs) para determinar as trajetórias de partículas carregadas com precisão de posição da ordem de vários μm na direção transversal. Colocados em uma bolacha de silício com baixa dopagem e totalmente empobrecida, esses implantes formam uma matriz unidimensional de diodos. Ao conectar cada uma das tiras metalizadas a um amplificador sensível à carga, é construído um detector sensível à posição. É possível obter medições de posição bidimensional aplicando uma faixa adicional, como doping na parte traseira da bolacha, usando uma tecnologia de dupla face. Esses dispositivos podem ser usados ​​para medir pequenos parâmetros de impacto e, assim, determinar se alguma partícula carregada se originou de uma colisão primária ou foi o produto de decomposição de uma partícula primária que percorreu uma pequena distância da interação original e depois se deteriorou.

Portable Survey Meter

Os medidores portáteis de pesquisa  são  detectores de radiação  usados ​​por técnicos em radiologia para medir  a taxa de dose ambiente . Esses instrumentos portáteis geralmente possuem medidores de taxa. Em instalações nucleares, esses  medidores portáteis de inspeção  são normalmente usados ​​por técnicos de proteção contra radiação, responsáveis ​​por seguir as operações em campo para ajudar a garantir que as políticas de proteção contra radiação sejam executadas e que os trabalhos sejam implementados de acordo com o  princípio ALARA . Suas responsabilidades incluem:

  • Prestar assistência e aconselhamento aos trabalhadores para motivá-los a adotar um comportamento ALARA.
  • Trabalhos a seguir para garantir o respeito aos procedimentos de segurança e proteção contra radiação.
  • Em algumas plantas, interromper o trabalho em caso de desvio grave dos objetivos dosimétricos ou quando houver um risco radiológico significativamente crescente para os trabalhadores.

O medidor típico de pesquisa de radiação é, por exemplo, o  RDS-31 , que é um medidor de pesquisa de radiação multiuso que utiliza um  detector GM . Possui sondas externas alfa, beta e gama opcionais. Ele mede 3,9 x 2,6 x 1,3 polegadas e pode ser portátil ou usado pelo bolso, clipe para cinto ou bolsa. Possui um display LCD de cinco dígitos com luz de fundo. Os contadores Geiger operam em uma tensão tão alta que o tamanho do pulso de saída é sempre o mesmo, independentemente de quantos pares de íons foram criados no detector. Os contadores Geiger são usados ​​principalmente para  instrumentação portátil  devido à sua sensibilidade, circuito de contagem simples e capacidade de detectar radiação de baixo nível.

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.net ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.