Qué es el contador de cuerpo entero – Conteo de cuerpo entero – Definición

Un contador de cuerpo entero es un instrumento que mide las cantidades de radionucleidos emisores de rayos gamma en el cuerpo (es decir, es un espectrómetro de rayos gamma ). En las instalaciones nucleares, estos contadores se utilizan para medir la radiactividad dentro del cuerpo humano , es decir, para medir la contaminación interna . Esto no debe confundirse con un «monitor de cuerpo entero» que se utiliza para el monitoreo de salida del personal, que es el término utilizado en la protección contra la radiación para verificar la contaminación externa de todo el cuerpo de una persona que abandona un área controlada de contaminación radiactiva. Los contadores de cuerpo entero son dispositivos muy sensibles y, por lo tanto, a menudo están rodeados por grandes cantidades de blindaje de plomo para reducir laRadiación de fondo . Un contador de cuerpo entero consiste, por ejemplo, en una cabina de pie con dos detectores de centelleo NaI de área grande . El detector superior controla los pulmones, el detector inferior controla el tracto gastrointestinal.

Cabe señalar que todas las personas también tienen algunos isótopos radiactivos dentro de sus cuerpos desde el nacimiento . Estos isótopos son especialmente potasio 40 , carbono 14 y también los isótopos de uranio y torio . La dosis de radiación anual promedio para una persona a partir de materiales radiactivos internos distintos del radón es de aproximadamente 0.3 mSv / año, de los cuales:

• 2 mSv / año proviene de potasio-40,
• 12 mSv / año provienen de las series de uranio y torio,
• 12 μSv / año proviene del carbono-40.

La variación en la dosis de radiación de una persona a otra no es tan grande, pero también es detectada por un contador de cuerpo entero.

Espectroscopía Gamma

Si se emite un rayo gamma desde un elemento radiactivo dentro del cuerpo humano debido a la desintegración radiactiva, y su energía es suficiente para escapar, entonces se puede detectar. Esto sería por medio del espectrómetro de rayos gamma. Los espectroscopios, o espectrómetros, son dispositivos sofisticados diseñados para medir la distribución de potencia espectral de una fuente. La radiación incidente genera una señal que permite determinar la energía de la partícula incidente. La mayoría de las fuentes radiactivas producen rayos gamma , que son de diversas energías e intensidades. Los rayos gamma acompañan frecuentemente la emisión de radiación alfa y beta . Cuando estas emisiones se detectan y analizan con un sistema de espectroscopia, unSe puede producir espectro de energía de rayos gamma . Los rayos gamma de la desintegración radiactiva están en el rango de energía de unos pocos keV a ~ 8 MeV, lo que corresponde a los niveles de energía típicos en los núcleos con vidas razonablemente largas. Como se escribió, se producen por la descomposición de los núcleos a medida que pasan de un estado de alta energía a un estado más bajo. Un análisis detallado de este espectro se usa típicamente para determinar la identidad y la cantidad de emisores gamma presentes en una muestra, y es una herramienta vital en el ensayo radiométrico. El espectro gamma es característico de los nucleidos emisores de gamma contenidos en la fuente.

Para la medición de rayos gamma por encima de varios cientos de keV, hay dos categorías de detectores de gran importancia, centelleadores inorgánicos como NaI (Tl) y detectores de semiconductores . En los artículos anteriores, describimos la espectroscopía gamma utilizando un detector de centelleo, que consiste en un cristal centelleador adecuado, un tubo fotomultiplicador y un circuito para medir la altura de los pulsos producidos por el fotomultiplicador. Las ventajas de un contador de centelleo son su eficiencia (gran tamaño y alta densidad) y la alta precisión y tasas de conteo posibles. Debido al alto número atómico de yodo, una gran cantidad de todas las interacciones dará como resultado la absorción completa de la energía de los rayos gamma, por lo que la fracción de la foto será alta.

Pero si se requiere una resolución energética perfecta , tenemos que usar un detector a base de germanio , como el detector HPGe . Los detectores de semiconductores basados ​​en germanio se usan con mayor frecuencia cuando se requiere una muy buena resolución energética, especialmente para la espectroscopía gamma , así como la espectroscopía de rayos X. En la espectroscopía gamma, se prefiere el germanio debido a que su número atómico es mucho más alto que el silicio y que aumenta la probabilidad de interacción con los rayos gamma. Además, el germanio tiene una energía promedio menor necesaria para crear un par de electrones, que es 3.6 eV para silicio y 2.9 eV para germanio. Esto también proporciona a este último una mejor resolución en energía. El FWHM (ancho completo a la mitad como máximo) para detectores de germanio es una función de la energía. Para un fotón de 1.3 MeV, el FWHM es 2.1 keV, que es muy bajo.

Captación de dosis interna

Si decimos que la fuente de radiación está dentro de nuestro cuerpo, es exposición interna . La ingesta de material radioactivo puede ocurrir a través de varias vías, como la ingestión de contaminación radioactiva en alimentos o líquidos, la inhalación de gases radiactivos o la piel intacta o herida. La mayoría de los radionucleidos le darán mucha más dosis de radiación si de alguna manera pueden ingresar a su cuerpo, de lo que lo harían si permanecieran afuera. Para dosis internas, primero debemos distinguir entre ingesta y absorción. La ingesta significa lo que una persona toma. La captación significa lo que una persona conserva.

Cuando un compuesto radiactivo ingresa al cuerpo, la actividad disminuirá con el tiempo, debido a la descomposición radiactiva y al aclaramiento biológico . La disminución varía de un compuesto radiactivo a otro. Para este propósito, la vida media biológica se define en la protección radiológica.

La vida media biológica es el tiempo necesario para que la cantidad de un elemento particular en el cuerpo disminuya a la mitad de su valor inicial debido a la eliminación solo por procesos biológicos, cuando la tasa de eliminación es aproximadamente exponencial. La vida media biológica depende de la velocidad a la que el cuerpo normalmente usa un compuesto particular de un elemento. Los isótopos radiactivos que se ingirieron o tomaron a través de otras vías se eliminarán gradualmente del cuerpo a través de los intestinos, los riñones, la respiración y la transpiración. Esto significa que una sustancia radiactiva puede ser expulsada antes de que haya tenido la posibilidad de descomponerse.

Como resultado, la vida media biológica influye significativamente en la vida media efectiva y la dosis global de la contaminación interna. Si un compuesto radiactivo con semivida radiactiva (t _1/2 ) se elimina del cuerpo con una semivida biológica tb, la semivida efectiva (t _e ) viene dada por la expresión:

Como se puede ver, los mecanismos biológicos siempre disminuyen la dosis total de la contaminación interna . Además, si t _1/2 es grande en comparación con t _b , la vida media efectiva es aproximadamente la misma que t _b .

Por ejemplo, el tritio tiene una vida media biológica de aproximadamente 10 días, mientras que la vida media radiactiva es de aproximadamente 12 años. Por otro lado, los radionúclidos con vidas medias radiactivas muy cortas también tienen vidas medias efectivas muy cortas. Estos radionucleidos administrarán, a todos los efectos prácticos, la dosis total de radiación dentro de los primeros días o semanas después de la ingesta.

Para el tritio, la ingesta límite anual (ALI) es 1 x 10 ⁹ Bq. Si toma 1 x 10 ⁹ Bq de tritio, recibirá una dosis para todo el cuerpo de 20 mSv. La dosis efectiva comprometida , E (t), es por lo tanto 20 mSv. No depende de si una persona realiza esta cantidad de actividad en poco tiempo o en mucho tiempo. En todos los casos, esta persona recibe la misma dosis para todo el cuerpo de 20 mSv.