Qué es la dosimetría beta – Dosímetro beta – Definición

La dosimetría beta es muy específica, porque las partículas beta son más penetrantes que las partículas alfa. La placa de película se puede usar para medir y registrar la exposición a la radiación debido a los rayos gamma, rayos X y partículas beta. Dosimetría de radiación
Contador Geiger - Radiación Beta
Uso en laboratorio de un contador Geiger con sonda de ventana final para medir la radiación beta Fuente: wikipedia.org Licencia: Dominio público

La dosimetría beta  es muy específica, porque las partículas beta son más penetrantes que las partículas alfa. Por otro lado, una delgada placa de aluminio puede detenerlos.

Las partículas alfa y beta, en general, no constituyen un riesgo de exposición externa porque las partículas generalmente no pasan a través de la piel. Por otro lado, la radiación alfa y beta es muy dañina cuando sus radionucleidos son ingeridos o inhalados. La exposición interna  es más peligrosa que la exposición externa, ya que transportamos la fuente de radiación dentro de nuestros cuerpos y no podemos usar ninguno de  los principios de protección contra la radiación  (tiempo, distancia, protección).

Los estudios han demostrado que la radiación alfa y de neutrones causa un daño biológico mayor para una deposición de energía dada por kg de tejido que la radiación gamma. Se descubrió que los efectos biológicos de cualquier radiación  aumentan  con la  transferencia de energía lineal  (LET). En resumen, el daño biológico de la radiación de  alto LET  ( partículas alfa ,  protones  o  neutrones ) es mucho mayor que el de la radiación de  bajo LET  ( rayos gamma) Esto se debe a que el tejido vivo puede reparar más fácilmente el daño de la radiación que se extiende sobre un área grande que la que se concentra en un área pequeña. Como se causa más daño biológico por la misma dosis física (es decir, la misma energía depositada por unidad de masa de tejido), un gris de radiación alfa o de neutrones es más dañino que un gris de radiación gamma. Este hecho de que las radiaciones de diferentes tipos (y energías) dan diferentes efectos biológicos para la misma dosis absorbida se describe en términos de factores conocidos como la  efectividad biológica relativa  (RBE) y el factor de ponderación de la  radiación  (w R ).

Factores de ponderación de la radiación – ICRP

Para la radiación de fotones y electrones, el factor de ponderación de la  radiación tiene el valor 1 independientemente de la energía de la radiación y para la radiación alfa el valor 20. Para la radiación de neutrones, el valor depende de la energía y es de 5 a 20.

Factores de ponderación de la radiación
Fuente: ICRP, 2003. Efectividad biológica relativa (RBE), factor de calidad (Q) y factor de ponderación de la radiación (wR). Publicación ICRP 92. Ann. ICRP 33 (4).

En 2007, ICRP publicó un  nuevo conjunto de factores de ponderación de la radiación (Publicación ICRP 103: Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica). Estos factores se dan a continuación.

Factores de ponderación de la radiación - actual - ICRP
Fuente: ICRP Publ. 103: Las Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica

Como se muestra en la tabla, aw R  de 1 es para todas las radiaciones de baja LET, es decir, rayos X y rayos gamma de todas las energías, así como electrones y muones. Una curva suave, considerada una aproximación, se ajustó a los valores de w R en función de la energía de neutrones incidente. Tenga en cuenta que E n  es la energía de neutrones en MeV.

factor de ponderación de la radiación - neutrones - ICRP
El factor de ponderación de radiación wR para neutrones introducido en la Publicación 60 (ICRP, 1991) como una función discontinua de la energía de neutrones (- – -) y la modificación propuesta (-).

Así, por ejemplo, una dosis absorbida de 1 Gy por partículas alfa conducirá a una dosis equivalente de 20 Sv, y ​​se estima que una dosis equivalente de radiación tiene el mismo efecto biológico que una cantidad igual de dosis absorbida de rayos gamma, que es dado un factor de ponderación de 1.

Detectores de radiación beta

Los detectores también se pueden clasificar de acuerdo con materiales y métodos sensibles que se pueden utilizar para realizar una medición:

Detección de radiación beta usando cámara de ionización

cámara de ionización - principio básicoPara que  las partículas alfa  y  beta  sean detectadas por las cámaras de ionización, deben estar provistas de una ventana delgada. Esta «ventana final» debe ser lo suficientemente delgada para que las partículas alfa y beta puedan penetrar. Sin embargo, una ventana de casi cualquier espesor evitará que una partícula alfa ingrese a la cámara. La ventana generalmente está hecha de mica con una densidad de aproximadamente 1.5 – 2.0 mg / cm 2 .

La cámara de ionización puede usarse, por ejemplo, para medir el tritio en el aire. Estos dispositivos se conocen como monitores de tritio en el aire. El tritio  es un isótopo radiactivo, pero emite una forma muy débil de radiación, una partícula beta de baja energía   que es similar a un electrón. Es un emisor beta puro (es decir, un emisor beta sin una radiación gamma que lo acompañe  ). La energía cinética del electrón varía, con un promedio de 5,7 keV, mientras que el antineutrino electrónico casi indetectable se lleva la energía restante. . Una energía de electrones tan baja causa que el electrón no pueda penetrar en la piel o incluso no viajar muy lejos en el aire. Las partículas beta del tritio pueden penetrar solo alrededor de 6.0 mm de aire. Es prácticamente imposible diseñar un detector cuyas paredes puedan penetrar estas partículas beta. En cambio, el monitor de tritio en el aire bombea el aire contaminado con tritio a través de una cámara de ionización, de modo que toda la energía de las partículas beta se puede convertir útilmente para producir pares de iones dentro de la cámara.

Detección de radiación beta usando el contador de centelleo

Los contadores de centelleo  se utilizan para medir la radiación en una variedad de aplicaciones que incluyen medidores de medición de radiación de mano, monitoreo personal y ambiental de  contaminación radiactiva , imágenes médicas, ensayos radiométricos, seguridad nuclear y seguridad de plantas nucleares. Son ampliamente utilizados porque pueden fabricarse de manera económica pero con buena eficiencia, y pueden medir tanto la intensidad como la energía de la radiación incidente.

Los contadores de centelleo se pueden usar para detectar  la radiación alfa ,  beta y  gamma . Se pueden usar también para la  detección de neutrones . Para estos fines, se utilizan diferentes centelleadores.

  • Las partículas beta . Para la detección de partículas beta, se pueden usar centelleadores orgánicos. Los cristales orgánicos puros incluyen cristales de antraceno, estilbeno y naftaleno. El tiempo de descomposición de este tipo de fósforo es de aproximadamente 10 nanosegundos. Este tipo de cristal se usa con frecuencia en la detección de partículas beta. Los centelleadores orgánicos , que tienen una  Z más baja  que los cristales inorgánicos, son los más adecuados para la detección de partículas beta de baja energía (<10 MeV).

Detección de radiación beta utilizando semiconductores – Detectores de tiras de silicio

detector de tiras de silicio - semiconductores
Detector de tiras de silicona Fuente: micronsemiconductor.co.uk

Los detectores a base de silicio son muy buenos para rastrear partículas cargadas. Un detector de tiras de silicio es una disposición de implantes en forma de tiras que actúan como electrodos de recogida de carga.

Detectores de tiras de silicona 5 x 5 cm 2en el área son bastante comunes y se usan en serie (al igual que los planos de MWPC) para determinar las trayectorias de partículas cargadas a precisiones de posición del orden de varios μm en la dirección transversal. Colocados en una oblea de silicio completamente empobrecida y dopada, estos implantes forman una matriz unidimensional de diodos. Al conectar cada una de las tiras metalizadas a un amplificador sensible a la carga, se construye un detector sensible a la posición. Se pueden lograr mediciones de posición bidimensionales aplicando una tira adicional como dopaje en la parte posterior de la oblea mediante el uso de una tecnología de doble cara. Dichos dispositivos se pueden usar para medir pequeños parámetros de impacto y, por lo tanto, determinar si alguna partícula cargada se originó a partir de una colisión primaria o si fue el producto de descomposición de una partícula primaria que viajó una pequeña distancia desde la interacción original y luego se descompuso.

Medidores de encuesta portátiles

Los medidores de encuestas portátiles  son  detectores de radiación  utilizados por técnicos radiológicos para medir  la tasa de dosis ambiental . Estos instrumentos portátiles generalmente tienen medidores de velocidad. En las instalaciones nucleares, estos  medidores topográficos portátiles  suelen ser utilizados por técnicos en protección radiológica, que son responsables de seguir las operaciones en el campo para ayudar a garantizar que se lleven a cabo políticas de protección radiológica y que los trabajos se implementen de acuerdo con el  principio ALARA . Sus responsabilidades incluyen:

  • Brindar asistencia y asesoramiento a los trabajadores para motivarlos a adoptar un comportamiento ALARA.
  • Seguimiento de trabajos para garantizar el respeto de los procedimientos de seguridad y protección radiológica.
  • En algunas plantas, detener el trabajo en caso de una desviación grave de los objetivos dosimétricos, o cuando existe un riesgo radiológico significativamente mayor para los trabajadores.

El medidor de estudio de radiación típico es, por ejemplo, el  RDS-31 , que es un medidor de estudio de radiación multipropósito que utiliza un  detector GM . Tiene sondas externas opcionales alfa, beta y gamma. Mide 3.9 x 2.6 x 1.3 pulgadas y puede llevarse en la mano, o llevarse en el bolsillo, el clip para el cinturón o la bolsa. Tiene una pantalla LCD retroiluminada de cinco dígitos. Los contadores Geiger funcionan a un voltaje tan alto que el tamaño del pulso de salida es siempre el mismo, independientemente de cuántos pares de iones se hayan creado en el detector. Los contadores Geiger se utilizan principalmente para  instrumentación portátil  debido a su sensibilidad, circuito de conteo simple y capacidad para detectar radiación de bajo nivel.

Dosímetro de placa de película

Los dosímetros de placa de película son para un solo uso, no se pueden reutilizar. Un dosímetro de placa de película es un dosímetro, que la persona que está monitoreando usa en la superficie del cuerpo, y registra la dosis de radiación recibida. La placa de película se usa para medir y registrar la exposición a la radiación debido a  los rayos gamma ,  rayos X  y  partículas beta . La placa incorpora una  serie de filtros. (plomo, estaño, cadmio y plástico) para determinar la calidad de la radiación. Para controlar la emisión de partículas beta, los filtros utilizan varias densidades de plástico o incluso material de etiquetas. Es típico que una sola insignia contenga una serie de filtros de diferentes espesores y de diferentes materiales; La elección precisa puede ser determinada por el entorno a monitorear.

Ejemplos de filtros:

  • Hay una  ventana abierta  que permite que radiaciones más débiles lleguen a la película.
  • Un  filtro de plástico delgado  que atenúa la radiación beta pero pasa todas las demás radiaciones.
  • Un  filtro de plástico grueso  que pasa por todas las radiaciones de fotones, excepto las de menor energía, y absorbe todas las radiaciones beta, excepto la más alta.
  • Un  filtro dural  que absorbe progresivamente la radiación de fotones a energías inferiores a 65 keV, así como la radiación beta.
  • Un  filtro  de estaño / plomo de un grosor que permite una respuesta de dosis independiente de energía de la película sobre el rango de energía de fotones de 75 keV a 2 MeV.
  • Se   puede utilizar un filtro de plomo de cadmio para  la detección de neutrones térmicos . La captura de neutrones (reacciones (n, gamma)) por  cadmio produce rayos gamma que ennegrecen la película, lo que permite evaluar la exposición a los neutrones.

 

 

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