Qué es la dosimetría de rayos X – Dosímetro de rayos X – Definición

La dosimetría de rayos X es muy específica, porque los fotones de alta energía interactúan de manera diferente con la materia. Los contadores Geiger pueden usarse para detectar radiación gamma y rayos X (tubos de paredes delgadas) conocidos colectivamente como fotones. Dosimetría de radiación

La dosimetría de rayos X  es muy específica, porque los fotones de alta energía interactúan de manera diferente con la materia. Los fotones de alta energía pueden viajar miles de pies en el aire y pueden pasar fácilmente a través de diversos materiales. Además, los fotones de alta energía pueden ionizar átomos indirectamente y directamente (a pesar de que son eléctricamente neutros) a través del efecto fotoeléctrico y el efecto Compton . Pero la ionización secundaria (indirecta) es mucho más significativa.

Detectores de rayos X

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

Detección de rayos X utilizando la cámara de ionización

cámara de ionización - principio básico

Los rayos gamma  tienen muy pocos problemas para penetrar las paredes metálicas de la cámara. Por lo tanto, las cámaras de ionización pueden usarse para detectar radiación gamma y rayos X colectivamente conocidos como fotones, y para esto se usa el tubo sin ventanas. Las cámaras de ionización tienen una buena respuesta uniforme a la radiación en una amplia gama de energías y son los medios preferidos para medir altos niveles de radiación gamma. Algunos problemas son causados ​​por el hecho de que las partículas alfa son más ionizantes que las partículas beta y que los rayos gamma, por lo que se produce más corriente en la región de la cámara de ionización por alfa que beta y gamma. Los rayos gamma depositan una cantidad de energía significativamente menor en el detector que otras partículas.

Detección de rayos X utilizando el contador Geiger

Detector de radiación ionizante - Tubo Geiger
Detector de radiación ionizante – Tubo Geiger

El contador Geiger  puede detectar radiaciones ionizantes como  partículas alfa  y  beta ,  neutrones , rayos X y rayos  gamma  utilizando el efecto de ionización producido en un tubo Geiger-Müller, que da nombre al instrumento. El voltaje del detector se ajusta de modo que las condiciones correspondan a la  región Geiger-Mueller .

El  alto factor de amplificación  del contador Geiger es la principal ventaja sobre la cámara de ionización. El contador Geiger es, por lo tanto, un dispositivo mucho más sensible que otras cámaras. A menudo se usa en la detección de rayos gamma de bajo nivel y partículas beta por este motivo.

Tipo sin ventana

Los rayos gamma  tienen muy pocos problemas para penetrar las paredes metálicas de la cámara. Por lo tanto, los contadores Geiger se pueden usar para detectar radiación gamma y  rayos X  (tubos de pared delgada) conocidos colectivamente como fotones, y para esto se usa el tubo sin ventanas.

  • Se   utiliza un tubo de pared gruesa para la detección de radiación gamma por encima de las energías de aproximadamente 25 KeV, este tipo generalmente tiene un espesor de pared total de aproximadamente 1-2 mm de acero al cromo.
  • Se   usa un tubo de pared delgada para fotones de baja energía (rayos X o rayos gamma) y partículas beta de alta energía. La transición del diseño de pared delgada al diseño de pared gruesa tiene lugar en los niveles de energía de 300–400 keV. Por encima de estos niveles se utilizan diseños de paredes gruesas, y por debajo de estos niveles predomina el efecto de ionización de gas directo.

Detección de rayos X utilizando el contador de centelleo

Scintillation_Counter - Tubo fotomultiplicador
Aparato con un cristal centelleante, fotomultiplicador y componentes de adquisición de datos. Fuente: wikipedia.org Licencia CC BY-SA 3.0

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  alfa ,  beta , rayos X y  radiación gamma . Se pueden usar también para la  detección de neutrones . Para estos fines, se utilizan diferentes centelleadores.

  • Rayos-X .  Los materiales High-Z  son los más adecuados como centelleadores para la detección de rayos gamma. El material de centelleo más utilizado es  NaI (Tl)  (yoduro de sodio dopado con talio). El yodo proporciona la mayor parte del poder de detención en el yoduro de sodio (ya que tiene un alto Z = 53). Estos centelleadores cristalinos se caracterizan por una alta densidad, un alto número atómico y tiempos de decaimiento de pulso de aproximadamente 1 microsegundo (~ 10 -6 segundo). El centelleo en cristales inorgánicos es típicamente más lento que en los orgánicos. Exhiben una alta eficiencia para la detección de rayos gamma y son capaces de manejar altas tasas de conteo. Los cristales inorgánicos se pueden cortar a tamaños pequeños y disponer en una configuración de matriz para proporcionar sensibilidad de posición. Esta característica es ampliamente utilizada en imágenes médicas para detectar rayos X o rayos gamma. Los centelleadores inorgánicos son mejores para detectar rayos gamma y rayos X. Esto se debe a su alta densidad y número atómico que da una alta densidad de electrones.

Detección de rayos X utilizando semiconductores – Detectores HPGe

Detector HPGe - Germanio
Detector HPGe con criostato LN2 Fuente: canberra.com

Detectores de germanio de alta pureza  ( detectores de HPGe ) son la mejor solución para precisa  gamma y espectroscopia de rayos x .

Como se escribió, el estudio y análisis de los espectros de rayos gamma para uso científico y técnico se llama espectroscopía gamma, y ​​los espectrómetros de rayos gamma son los instrumentos que observan y recopilan dichos datos. Un espectrómetro de rayos gamma (GRS) es un dispositivo sofisticado para medir la distribución de energía de la radiación gamma. 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 . Si  se requiere una  resolución energética perfecta , tenemos que usar  un detector a base de germanio , como el  detector HPGe. Detectores semiconductores a base de germanio son los más utilizados cuando se requiere una muy buena resolución en energía, especialmente para  espectroscopia gamma , así como  espectroscopia 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 los 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.

EPD – Dosímetro personal electrónico

EPD - Dosímetros personales electrónicos
EPD – Dosímetros personales electrónicos con chip Si

Un  dosímetro personal electrónico  es un dosímetro moderno, que puede proporcionar una lectura continua de la  dosis acumulada  y  la tasa de dosis actual , y puede advertir a la persona que lo usa cuando   se excede  una tasa de dosis específica o una  dosis acumulada . Las EPD son especialmente útiles en áreas de dosis altas donde el tiempo de residencia del usuario es limitado debido a restricciones de dosis.

Características de las EPD

El  dosímetro personal electrónico, EPD,  puede mostrar una  lectura directa  de la dosis detectada o la tasa de dosis en tiempo real. Los dosímetros electrónicos pueden usarse como dosímetro suplementario y también como dosímetro primario. Los dosímetros pasivos y los dosímetros personales electrónicos a menudo se usan juntos para complementarse entre sí. Para estimar las dosis efectivas, los dosímetros deben usarse en una posición del cuerpo representativa de su exposición, típicamente entre la cintura y el cuello, en la parte delantera del torso, frente a la fuente radiactiva. Los dosímetros generalmente se usan en la parte exterior de la ropa, alrededor del pecho o el torso para representar la dosis para «todo el cuerpo». También se pueden usar dosímetros en las extremidades o cerca del ojo para medir una dosis equivalente a estos tejidos.

El dosímetro se puede restablecer, generalmente después de tomar una lectura con fines de registro, y por lo tanto reutilizarse varias veces. Las EPD tienen una pantalla montada en la parte superior para que sean fáciles de leer cuando están enganchadas en el bolsillo del pecho. La pantalla digital proporciona información sobre la  dosis  y la  tasa de dosis, generalmente en mSv y mSv / h. La EPD tiene una  alarma de tasa de dosis y una  alarma de dosis . Estas alarmas son programables. Se pueden configurar diferentes alarmas para diferentes actividades.

Por ejemplo:

  • alarma de tasa de dosis a 100 μSv / h,
  • alarma de dosis: 100 μSv.

Si se alcanza un punto de ajuste de alarma, la pantalla correspondiente parpadea junto con una luz roja y se genera un ruido penetrante. Puede borrar la alarma de tasa de dosis retirándose a un campo de radiación más bajo, pero no puede borrar la alarma de dosis hasta que llegue a un lector de EPD. Las EPD también pueden emitir un pitido por cada 1 o 10 μSv que registran. Esto le da una indicación audible de los campos de radiación. Algunas EPD tienen capacidades de comunicación inalámbrica. Las EPD son capaces de medir un amplio rango de dosis de radiación desde niveles de rutina (μSv) hasta niveles de emergencia (cientos de mSv o unidades de Sieverts) con alta precisión, y pueden mostrar la tasa de exposición y los valores de exposición acumulados. De las tecnologías de dosímetro, los dosímetros personales electrónicos son generalmente los más caros, los más grandes y los más versátiles.

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