O que é um dosímetro termoluminescente de nêutrons – TLD de nêutrons – Definição

Dosímetro termoluminescente de nêutrons – TLD de nêutrons. Os dosímetros pessoais de nêutrons mais utilizados para fins de proteção contra radiação são dosímetros termoluminescentes e dosímetros de albedo. Ambos são baseados neste fenômeno – termoluminescência. Dosimetria de Radiação

Um dosímetro termoluminescente , abreviado como TLD , é um dosímetro de radiação passiva , que mede a exposição à radiação ionizante medindo a intensidade da luz visível emitida por um cristal sensível no detector quando o cristal é aquecido . A intensidade da luz emitida é medida pelo leitor de DPN e depende da exposição à radiação . Dosímetros termoluminescentesfoi inventado em 1954 pelo professor Farrington Daniels da Universidade de Wisconsin-Madison. Os dosímetros TLD são aplicáveis ​​a situações em que informações em tempo real não são necessárias, mas registros precisos de monitoramento de doses acumuladas são desejados para comparação com medições em campo ou para avaliar o potencial de efeitos à saúde a longo prazo. Na dosimetria, os tipos de crachá de fibra de quartzo e filme estão sendo substituídos por TLDs e EPDs (Electronic Personal Dosimeter).

Dosímetro Termoluminescente de Nêutrons – TLD de Nêutrons

dosimetria de nêutrons de pessoal continua a ser um dos problemas no campo da proteção contra radiação, pois nenhum método isolado fornece a combinação de resposta de energia, sensibilidade, características de dependência de orientação e precisão necessárias para atender às necessidades de um dosímetro de pessoal.

Os dosímetros pessoais de nêutrons mais utilizados para fins de proteção contra radiação são dosímetros termoluminescentes e dosímetros de albedo . Ambos são baseados neste fenômeno – termoluminescência . Para esse fim, o fluoreto de lítio ( LiF ) como material sensível (chip) é amplamente utilizado. TLD com fluoreto de lítioé usado para exposição a gama e nêutrons (indiretamente, usando a reação nuclear Li-6 (n, alfa)). Pequenos cristais de LiF (fluoreto de lítio) são os dosímetros de DPN mais comuns, pois possuem as mesmas propriedades de absorção dos tecidos moles. O lítio possui dois isótopos estáveis, lítio-6 (7,4%) e lítio-7 (92,6%). Li-6 é o isótopo sensível aos nêutrons. Para registrar nêutrons, os dosímetros de cristal LiF podem ser enriquecidos em lítio-6 para melhorar a reação nuclear de lítio-6 (n, alfa). A eficiência do detector depende da energia dos nêutrons. Como a interação dos nêutrons com qualquer elemento é altamente dependente da energia, é muito difícil tornar um dosímetro independente da energia dos nêutrons. Para separar nêutrons térmicos e fótons, os dosímetros de LiF são mais utilizados, contendo diferentes porcentagens de lítio-6. Chip LiF enriquecido em lítio-6, que é muito sensível a nêutrons térmicos e chip LiF contendo muito pouco de lítio-6, que tem uma resposta desprezível a nêutrons.

O princípio dos TLDs de nêutrons é então semelhante ao dos TLDs de radiação gama. No chip LiF, existem impurezas (por exemplo, manganês ou magnésio), que produzem estados de armadilha para elétrons energéticos. A impureza causa armadilhas na rede cristalina onde, após a irradiação (à radiação alfa), os elétrons são mantidos. Quando o cristal é aquecido, os elétrons presos são liberados e a luz é emitida. A quantidade de luz está relacionada à dose de radiação recebida pelo cristal.

Dosímetro termoluminiscente de nêutrons de Albedo

A dosimetria de nêutrons de Albedo é baseada no efeito da moderação e retroespalhamento dos nêutrons pelo corpo humano. Albedo, a palavra latina para “brancura”, foi definida por Lambert como a fração da luz incidente refletida difusamente por uma superfície. A moderação e a retroespalhamento dos nêutrons pelo corpo humano cria um fluxo de nêutrons na superfície do corpo na faixa de energia térmica e intermediária. Esses nêutrons retroespalhados, chamados nêutrons albedo , podem ser detectados por um dosímetro (geralmente um chip LiF TLD ), colocado no corpo, projetado para detectar nêutrons térmicos . Dosímetros de AlbedoVerificou-se que são os únicos dosímetros que podem medir doses devido a nêutrons em toda a gama de energias. Geralmente, dois tipos de fluoreto de lítio são usados ​​para separar doses contribuídas por raios gama e nêutrons. Chip LiF enriquecido em lítio-6, que é muito sensível a nêutrons térmicos e chip LiF contendo muito pouco de lítio-6, que tem uma resposta desprezível a nêutrons.

TLD – Princípio de Operação

A seguinte visão geral básica explica como um TLD funciona :

  1. Quando a radiação ionizante passa pelo detector (chip), o chip absorve a radiação e sua estrutura muda levemente.
  2. Em materiais termoluminescentes, os elétrons podem alcançar a banda de condução, quando são excitados, por exemplo, por radiação ionizante (isto é, devem obter energia maior que o intervalo E ). Mas, neste caso, existem defeitos no material ou são adicionadas impurezas para prender elétrons no intervalo da banda e mantê-los lá.
  3. Esses elétrons presos representam energia armazenada pelo tempo em que os elétrons são retidos e a quantidade dessa energia depende da exposição à radiação.
  4. Para obter a dose recebida, o chip do TLD deve ser aquecido neste leitor de TLD . Os elétrons presos retornam ao estado fundamental e emitem fótons de luz visível. A quantidade de luz emitida em relação à temperatura é chamada de curva de brilho .
  5. Após a conclusão da leitura, o TLD é recozido em alta temperatura. Esse processo zera essencialmente o material TL, liberando todos os elétrons presos. O TLD está pronto para reutilização .

Leitor de TLD

Como foi escrito, a energia anteriormente absorvida da radiação eletromagnética ou outra radiação ionizante nesses materiais é reemitida como luz após o aquecimento do material. A intensidade da luz emitida é medida pelo leitor de DPN e depende da exposição à radiação. Um leitor de TLD básico típico contém os seguintes componentes:

  • Aquecedor . Aquecedor aumenta a temperatura do material TL
  • Tubo fotomultiplicador . O PMT amplifica e mede a saída de luz.
  • Medidor / Gravador . O gravador é capaz de exibir e gravar dados.
Curva de brilho - Leitor de TLD
Fonte da curva de brilho: Dosimetria. Guia de Estudo para Técnico em Controle Radiológico. DOE-HDBK-1122-99. Departamento de Energia

Para obter a dose recebida, o chip do TLD deve ser aquecido neste leitor de TLD. Os elétrons presos retornam ao estado fundamental e emitem fótons de luz visível. A quantidade de luz emitida em relação à temperatura é chamada de curva de brilho . Esta curva é analisada para determinar a dose. Após a conclusão da leitura, o TLD é recozido em alta temperatura. Esse processo zera essencialmente o material TL, liberando todos os elétrons presos. O TLD está pronto para reutilização. Existem dois tipos de leitores. Leitores automáticos e manuais. O leitor automático de TLD é muito mais complicado do que se poderia esperar.

 

……………………………………………………………………………………………………………………………….

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.