O que é um dosímetro termoluminescente – TLD – Definição

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).

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 impurezas são adicionadas 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.

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.

Vantagens e desvantagens dos TLDs

Vantagens dos TLDs

• Os DPNs podem medir uma gama maior de doses em comparação com os emblemas dos filmes.
• Doses de TLDs podem ser facilmente obtidas.
• Os TLDs podem ser lidos no local em vez de serem enviados para desenvolvimento.
• Os TLDs são facilmente reutilizáveis .

Desvantagens dos TLDs

• Cada dose não pode ser lida mais de uma vez.
• O processo de leitura efetivamente zera o TLD.

Dosímetro Termoluminescente de Nêutrons – TLD de Nêutrons

A dosimetria de nêutrons de pessoal continua sendo 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 os dosímetros termoluminescentes e os albedo . Ambos são baseados neste fenômeno – termoluminescência . Para esse fim, o fluoreto de lítio ( LiF ) como material sensível (chip) é amplamente utilizado. TLD de 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 aos 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 termoluminescente de nêutrons de Albedo

A dosimetria de nêutrons de Albedo baseia-se 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 de 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. Normalmente, 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.

Medição e monitoramento de doses de radiação

Nos capítulos anteriores, descrevemos a dose equivalente e a dose efetiva . Mas essas doses não são diretamente mensuráveis . Para esse fim, o ICRP introduziu e definiu um conjunto de quantidades operacionais , que podem ser medidas e cujo objetivo é fornecer uma estimativa razoável para as quantidades de proteção. Essas quantidades visam fornecer uma estimativa conservadora do valor das quantidades de proteção relacionadas a uma exposição, evitando subestimação e superestimação demais.

Os links numéricos entre essas quantidades são representados por coeficientes de conversão , definidos para uma pessoa de referência. É muito importante que um conjunto de coeficientes de conversão acordado internacionalmente esteja disponível para uso geral nas práticas de proteção radiológica para exposições ocupacionais e exposições do público. Para o cálculo dos coeficientes de conversão para exposição externa, fantasmas computacionais são usados ​​para avaliação da dose em vários campos de radiação. Para o cálculo dos coeficientes de dose da ingestão de radionuclídeos , são utilizados modelos biokinéticos para radionuclídeos, dados fisiológicos de referência e fantasmas computacionais.

Um conjunto de dados avaliados de coeficientes de conversão para proteção e quantidades operacionais para exposição externa a fóton monoenergético, nêutrons e radiação de elétrons sob condições específicas de irradiação é publicado em relatórios (ICRP, 1996b, ICRU, 1997).

Em geral, o ICRP define quantidades operacionais para monitoramento individual e de área de exposições externas. As quantidades operacionais para o monitoramento da área são:

• Dose ambiente equivalente , H * (10). O equivalente à dose ambiente é uma quantidade operacional para o monitoramento da área de radiação fortemente penetrante.
• Dose direcional equivalente , H ‘(d, Ω). A dose direcional equivalente é uma quantidade operacional para o monitoramento da área de radiação que penetra fracamente.

As quantidades operacionais para monitoramento individual são:

• Dose equivalente pessoal , H _P (0,07) . O H _P (0,07) dose equivalente é uma quantidade operacional para monitorização individual para a avaliação da dose para a pele e para as mãos e os pés.
• Dose equivalente pessoal , H _p (10) . O H _P (10) de dose equivalente é uma quantidade operacional para monitorização individual para a avaliação da dose eficaz.

Referência especial: ICRP, 2007. Recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica. Publicação 103 da ICRP. Ann. ICRP 37 (2-4).

Limites de dose

Veja também: Limites de dose

Os limites de dose são divididos em dois grupos, o público e os trabalhadores expostos ocupacionalmente. De acordo com o ICRP, a exposição ocupacional refere-se a toda a exposição incorrida pelos trabalhadores no curso de seu trabalho, com exceção da

1. exposições excluídas e exposições de atividades isentas que envolvam radiação ou fontes isentas
2. qualquer exposição médica
3. a radiação natural local normal de fundo.

A tabela a seguir resume os limites de dose para trabalhadores expostos ocupacionalmente e para o público:

De acordo com a recomendação do ICRP em sua declaração sobre reações teciduais de 21 de abril de 2011, o limite de dose equivalente para a lente do olho para exposição ocupacional em situações de exposição planejada foi reduzido de 150 mSv / ano para 20 mSv / ano, em média por períodos definidos de 5 anos, sem dose anual em um único ano superior a 50 mSv.

Os limites da dose efetiva referem- se à soma das doses efetivas relevantes da exposição externa no período especificado e a dose efetiva comprometidada ingestão de radionuclídeos no mesmo período. Para adultos, a dose efetiva comprometida é calculada por um período de 50 anos após a ingestão, enquanto para crianças é calculada para o período de até 70 anos. O limite efetivo da dose para o corpo inteiro de 20 mSv é um valor médio em cinco anos. O limite real é de 100 mSv em 5 anos, e não mais de 50 mSv em um ano. Para esse fim, os empregadores monitoram cuidadosamente a exposição desses indivíduos usando instrumentos chamados dosímetros usados ​​em uma posição do corpo representativa de sua exposição. Na maioria das situações de exposição ocupacional, a dose eficaz, E, pode ser derivada de quantidades operacionais usando a seguinte fórmula:

Sievert – Unidade de Dose Equivalente

Na proteção contra radiação, o sievert é uma unidade derivada de dose equivalente e dose efetiva . O sievert representa o efeito biológico equivalente ao depósito de um joule de energia de raios gama em um quilograma de tecido humano. A unidade de sievert é importante na proteção contra radiação e recebeu o nome do cientista sueco Rolf Sievert, que fez muitos dos primeiros trabalhos sobre dosimetria de radiação em terapia de radiação.

Como foi escrito, o sievert é usado para quantidades de dose de radiação, como dose equivalente e dose efetiva. Dose equivalente (símbolo H _T ) é uma quantidade de dose calculada para órgãos individuais (índice T – tecido). A dose equivalente é baseada na dose absorvida para um órgão, ajustada para levar em conta a eficácia do tipo de radiação . Dose equivalente é dada a símbolo H _t . A unidade SI de H _t é o Sievert (Sv) ou mas REM ( homem equivalente roentgen ) ainda é vulgarmente utilizado ( 1 Sv = 100 REM ).

Exemplos de doses em Sieverts

Devemos notar que a radiação está à nossa volta. Dentro, ao redor e acima do mundo em que vivemos. É uma força de energia natural que nos rodeia. É uma parte do nosso mundo natural que está aqui desde o nascimento do nosso planeta. Nos pontos a seguir, tentamos expressar enormes faixas de exposição à radiação, que podem ser obtidas de várias fontes.

• 0,05 µSv – Dormindo ao lado de alguém
• 0,09 µSv – Morando a 48 quilômetros de uma usina nuclear por um ano
• 0,1 µSv – Comendo uma banana
• 0,3 µSv – Morando a 80 quilômetros de uma usina a carvão por um ano
• 10 µSv – Dose média diária recebida do fundo natural
• 20 µSv – radiografia de tórax
• 40 µSv – Um voo de avião de 5 horas
• 600 µSv – mamografia
• 1 000 µSv – Limite de dose para membros individuais do público, dose efetiva total por ano
• 3 650 µSv – Dose média anual recebida do fundo natural
• 5 800 µSv – tomografia computadorizada do tórax
• 10 000 µSv – Dose média anual recebida do ambiente natural em Ramsar, Irã
• 20 000 µSv – tomografia computadorizada de corpo inteiro
• 175 000 µSv – Dose anual de radiação natural em uma praia de monazita perto de Guarapari, Brasil.
• 5 000 000 µSv – Dose que mata um ser humano com um risco de 50% dentro de 30 dias (LD50 / 30), se a dose for recebida por um período muito curto .