Nick Connor

A dosimetria de radiação é a medição, cálculo e avaliação das doses absorvidas e a atribuição dessas doses aos indivíduos. É a ciência e a prática que tentam relacionar quantitativamente medidas específicas feitas em um campo de radiação com alterações químicas e / ou biológicas que a radiação produziria em um alvo.

Dosimetria Ambiental

A dosimetria ambiental é usada onde é provável que o ambiente gere uma dose significativa de radiação. Como foi escrito, 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. Todas as criaturas vivas, desde o início dos tempos, foram e ainda estão sendo expostas a radiação ionizante . A radiação ionizante é gerada por reações nucleares , decaimento nuclear , por temperaturas muito altas ou por aceleração de partículas carregadas em campos eletromagnéticos.

Em geral, existem duas grandes categorias de fontes de radiação no ambiente:

• Radiação de fundo natural . A radiação natural de fundo inclui radiação produzida pelo Sol, raios, radioisótopos primordiais ou explosões de supernovas etc.
• Fontes artificiais de radiação . Fontes artificiais incluem usos médicos de radiação, resíduos de testes nucleares, usos industriais de radiação etc.

Um exemplo de dosimetria de ambiente  é o monitoramento de radônio. O rádon é um gás radioativo gerado pela decomposição do urânio , que está presente em quantidades variáveis ​​na crosta terrestre. É importante notar que o rádon é um gás nobre , enquanto todos os seus produtos de decomposição são metais . O principal mecanismo para a entrada de rádon na atmosfera é a difusão através do solo. Certas áreas geográficas, devido à geologia subjacente, geram continuamente rádon que permeia o caminho para a superfície da Terra. Em alguns casos, a dose pode ser significativa em edifícios onde o gás pode se acumular. Locais com maior radônio são bem mapeados em cada país. Ao ar livre, varia de 1 a 100 Bq / m3, ainda menos (0,1 Bq / m3) acima do oceano. Em cavernas ou minas com aeração, ou em casas sem ventilação, sua concentração sobe para 20–2.000 Bq / m3. Na atmosfera externa, há também alguma advecção causada pelo vento e alterações na pressão barométrica. Várias técnicas especializadas de dosimetria são usadas para avaliar a dose que os ocupantes de um edifício podem receber.

Espectroscopia gama

Como foi escrito, o estudo e a análise de espectros de raios gama para uso científico e técnico são chamados espectroscopia gama, e os espectrômetros de raios gama são os instrumentos que observam e coletam esses dados. Um espectrômetro de raios gama (GRS) é um dispositivo sofisticado para medir a distribuição de energia da radiação gama. Para a medição de raios gama acima de várias centenas de keV, existem duas categorias de detectores de grande importância:  cintiladores inorgânicos como NaI (Tl)  e  detectores semicondutores. Nos artigos anteriores, descrevemos a espectroscopia gama usando um detector de cintilação, que consiste em um cristal cintilador adequado, um tubo fotomultiplicador e um circuito para medir a altura dos pulsos produzidos pelo fotomultiplicador. As vantagens de um contador de cintilação são sua eficiência (tamanho grande e alta densidade) e as altas taxas de precisão e contagem possíveis. Devido ao alto número atômico de iodo, um grande número de todas as interações resultará na absorção completa da energia dos raios gama, de modo que a fração fotográfica será alta.

Mas, se  for necessária uma  resolução perfeita de energia , precisamos usar  um detector à base de germânio , como o  detector HPGe . Os detectores de semicondutores à base de germânio são mais comumente usados ​​onde é necessária uma resolução de energia muito boa, especialmente para  espectroscopia gama , bem como  espectroscopia de raios-x. Na espectroscopia gama, o germânio é preferido devido ao seu número atômico ser muito maior que o silício e aumentar a probabilidade de interação com raios gama. Além disso, o germânio possui menor energia média necessária para criar um par de elétrons-orifícios, que é 3,6 eV para silício e 2,9 eV para germânio. Isso também fornece ao último uma melhor resolução em energia. O FWHM (largura total na metade do máximo) para detectores de germânio é uma função da energia. Para um fóton de 1,3 MeV, o FWHM é de 2,1 keV, o que é muito baixo.

A dosimetria de radiação é a medição, cálculo e avaliação das doses absorvidas e a atribuição dessas doses aos indivíduos. É a ciência e a prática que tentam relacionar quantitativamente medidas específicas feitas em um campo de radiação com alterações químicas e / ou biológicas que a radiação produziria em um alvo.

Dosimetria Médica

Dosimetria médica é o cálculo da dose absorvida e a otimização da administração da dose em exames e tratamentos médicos. Em geral, as exposições à radiação de exames médicos de diagnóstico são baixas (especialmente em usos diagnósticos). As doses também podem ser altas (apenas para usos terapêuticos), mas, em cada caso, devem ser sempre justificadas pelos benefícios do diagnóstico preciso de possíveis doenças ou pelos benefícios de um tratamento preciso. Essas doses incluem contribuições da radiologia de diagnóstico médico e odontológico (raios X de diagnóstico), medicina nuclear clínica e radioterapia. Dosimetria médicaé frequentemente realizada por um profissional de saúde com treinamento especializado nesse campo. Para planejar a administração da terapia de radiação, a radiação produzida pelas fontes é geralmente caracterizada com curvas de porcentagem de profundidade e perfis de dose medidos por um médico.

O uso médico da radiação ionizante permanece um campo em rápida mudança. Em qualquer caso, a utilidade da radiação ionizante deve ser equilibrada com seus riscos. Atualmente, foi encontrado um compromisso e a maioria dos usos de radiação é otimizada. Hoje, é quase inacreditável que os raios-x tenham sido usados ​​ao mesmo tempo para encontrar o par certo de sapatos (por exemplo, fluoroscopia para calçar sapatos). As medições feitas nos últimos anos indicam que as doses para os pés estavam na faixa de 0,07 a 0,14 Gy para uma exposição de 20 segundos. Esta prática foi interrompida quando os riscos da radiação ionizante foram melhor compreendidos.

Veja também: Exposições médicas

Exemplos de exposições médicas

Nos pontos a seguir, tentamos expressar enormes faixas de exposição à radiação, bem como algumas doses de fontes médicas.

• 1 µSv  – Comendo uma banana
• 1 µSv – Radiografia de  extremidade (mão, pé, etc.)
• 5 µSv –  radiografia dentária
• 10 µSv  – Dose média diária recebida do fundo natural
• 40 µSv  – Um voo de avião de 5 horas
• 100 µSv  – radiografia de tórax
• 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
• 80 000 µSv –  A dose local anual para manchas localizadas nas bifurcações dos brônquios segmentares nos pulmões causadas pelo fumo de cigarros (1,5 maços / dia).
• 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 .

Como pode ser visto, doses baixas são comuns na vida cotidiana.

A dosimetria de radiação é a medição, cálculo e avaliação das doses absorvidas e a atribuição dessas doses aos indivíduos. É a ciência e a prática que tentam relacionar quantitativamente medidas específicas feitas em um campo de radiação com alterações químicas e / ou biológicas que a radiação produziria em um alvo.

Dosimetria pessoal

A dosimetria pessoal é uma parte essencial da dosimetria de radiação. A dosimetria pessoal é usada principalmente (mas não exclusivamente) para determinar doses para indivíduos expostos à radiação relacionada às suas atividades de trabalho. Essas doses são geralmente medidas por dispositivos conhecidos como dosímetros. Os dosímetros geralmente registram uma dose, que é a energia de radiação absorvida medida em cinza (Gy) ou a dose equivalente medida em sieverts (Sv). Um dosímetro pessoal é um dosímetro usado na superfície do corpo pela pessoa que está sendo monitorada e registra a dose de radiação recebida. Dosimetria pessoalas técnicas variam e dependem em parte se a fonte de radiação está fora do corpo (externo) ou é absorvida pelo corpo (interno). Dosímetros pessoais são usados ​​para medir exposições externas a radiação. As exposições internas são normalmente monitoradas medindo a presença de substâncias nucleares no corpo ou medindo substâncias nucleares excretadas pelo corpo.

Os dosímetros disponíveis comercialmente variam de dispositivos passivos e de baixo custo que armazenam informações de dose de pessoal para leitura posterior, até dispositivos mais caros e operados por bateria que exibem informações imediatas de dose e taxa de dose (geralmente um dosímetro eletrônico pessoal ). O método de leitura, faixa de medição da dose, tamanho, peso e preço são fatores importantes de seleção.

Existem dois tipos de dosímetros:

• Dosímetros passivos . Dosímetros passivos comumente usados ​​são o Dosímetro Termo Luminescente (TLD) e o emblema do filme. Um dosímetro passivo produz um sinal induzido por radiação, que é armazenado no dispositivo. O dosímetro é então processado e a saída é analisada.
• Dosímetros ativos . Para obter um valor em tempo real da sua exposição, você pode usar um dosímetro ativo, normalmente um dosímetro eletrônico pessoal (EPD). Um dosímetro ativo produz um sinal induzido por radiação e exibe uma leitura direta da dose ou taxa de dose detectada em tempo real.

Os dosímetros passivo e ativo são frequentemente usados ​​juntos para se complementarem. Para estimar doses efetivas, os dosímetros devem ser usados ​​em uma posição do corpo representativa de sua exposição, geralmente entre a cintura e o pescoço, na frente do tronco, de frente para a fonte radioativa. Os dosímetros geralmente são usados ​​na parte externa da roupa, ao redor do tórax ou do tronco para representar a dose para o “corpo inteiro”. Dosímetros também podem ser usados ​​nas extremidades ou perto do olho para medir a dose equivalente a esses tecidos.

Os dosímetros pessoais atualmente em uso não são instrumentos absolutos, mas instrumentos de referência. Isso significa que eles devem ser calibrados periodicamente . Quando um dosímetro de referência é calibrado, um fator de calibração pode ser determinado. Esse fator de calibração relaciona a quantidade de exposição à dose relatada. A validade da calibração é demonstrada mantendo a rastreabilidade da fonte usada para calibrar o dosímetro. A rastreabilidade é obtida pela comparação da fonte com um “padrão primário” em um centro de calibração de referência. No monitoramento de indivíduos, os valores dessas quantidades operacionais são tomados como uma avaliação suficientemente precisa da dose efetiva e da dose cutânea, respectivamente, em particular, se seus valores estiverem abaixo dalimites de proteção .

Exemplo – Dosímetro pessoal eletrônico

Um dosímetro pessoal eletrônico é um dosímetro moderno, que pode fornecer uma leitura contínua da dose cumulativa e da taxa de dose atual e pode avisar a pessoa que o usa quando uma taxa de dose especificada ou uma dose cumulativa é excedida. Os EPDs são especialmente úteis em áreas de altas doses, onde o tempo de permanência do usuário é limitado devido a restrições de dose.

Tipos de EPDs

Os EPDs são alimentados por bateria e a maioria usa um pequeno tubo Geiger-Mueller (GM) ou um semicondutor no qual a radiação ionizante libera cargas, resultando em corrente elétrica mensurável.

• Contador GM . Um contador Geiger consiste em um tubo Geiger-Müller (o elemento sensor que detecta a radiação) e a eletrônica de processamento, que exibe o resultado. Os contadores GM são usados ​​principalmente para instrumentação portátil devido à sua sensibilidade, circuito de contagem simples e capacidade de detectar radiação de baixo nível. Devido à grande avalanche induzida por qualquer ionização, um contador Geiger leva muito tempo (cerca de 1 ms) para se recuperar entre pulsos sucessivos. Portanto, os contadores Geiger não conseguem medir altas taxas de radiação devido ao “ tempo morto ” do tubo.
• Detector de semicondutores . Os detectores de semicondutores são baseados na ionização de um sólido (por exemplo, silício) e incluem diferentes tipos de dispositivos de estado sólido com dois terminais chamados diodos. Por exemplo, um diodo de silício, que possui uma estrutura de pinos na qual a região intrínseca (i) é sensível à radiação ionizante, particularmente raios X e raios gama. Sob polarização reversa, um campo elétrico se estende pela região intrínseca ou esgotada. Nesse caso, a tensão negativa é aplicada no lado p e positiva no segundo. Os furos na região p são atraídos da junção em direção ao contato p e da mesma forma para os elétrons e o contato n.
• Detector de cintilação . Alguns EPDs usam um cristal cintilante, como iodeto de sódio (NaI) ou iodeto de césio (CsI) com um fotodiodo ou tubo fotomultiplicador para medir os fótons liberados pela radiação.

Características dos EPDs

O dosímetro pessoal eletrônico, EPD, é capaz de exibir uma leitura direta da dose ou taxa de dose detectada em tempo real. Dosímetros eletrônicos podem ser usados ​​como um dosímetro suplementar e também como um dosímetro primário. Os dosímetros passivos e os pessoais eletrônicos são frequentemente usados ​​juntos para se complementarem. Para estimar doses efetivas, os dosímetros devem ser usados ​​em uma posição do corpo representativa de sua exposição, geralmente entre a cintura e o pescoço, na frente do tronco, de frente para a fonte radioativa. Os dosímetros geralmente são usados ​​na parte externa da roupa, ao redor do tórax ou do tronco para representar a dose para o “corpo inteiro”. Dosímetros também podem ser usados ​​nas extremidades ou perto do olho para medir a dose equivalente a esses tecidos.

O dosímetro pode ser redefinido, geralmente após uma leitura para fins de registro e, assim, reutilizado várias vezes. Os EPDs possuem uma tela montada na parte superior para facilitar a leitura quando eles estão presos no bolso do peito. O visor digital fornece informações sobre dose e taxa de dose geralmente em mSv e mSv / h. O EPD possui um alarme de taxa de dose e um alarme de dose . Esses alarmes são programáveis. Diferentes alarmes podem ser definidos para diferentes atividades.

Por exemplo:

• alarme de taxa de dose a 100 μSv / h,
• alarme de dose: 100 μSv.

Se um ponto de ajuste de alarme for alcançado, o display relevante piscará junto com uma luz vermelha e será gerado um ruído agudo. Você pode apagar o alarme da taxa de dose recuando para um campo de radiação mais baixo, mas não pode apagar o alarme de dose até chegar a um leitor de EPD. Os EPDs também podem emitir um sinal sonoro por cada 1 ou 10 μSv que registram. Isso fornece uma indicação audível dos campos de radiação. Alguns EPDs possuem recursos de comunicação sem fio. Os EPDs são capazes de medir uma ampla faixa de doses de radiação, desde níveis de rotina (μSv) até níveis de emergência (centenas de mSv ou unidades de Sieverts) com alta precisão, e podem exibir a taxa de exposição e os valores acumulados de exposição. Das tecnologias dos dosímetros, os dosímetros eletrônicos pessoais são geralmente os mais caros, os maiores em tamanho e os mais versáteis.

DMC 3000 – Mirion Technologies Inc.

O DMC 3000 é um dosímetro de radiação electrónica, EPD, que fornece a dose e taxa de dose ambiente leituras para a dose de profundidade equivalente H _p (10). É um dos EPDs mais utilizados no mercado. Ele usa um detector de chip Si com sensibilidade gama de 180 cps / R / h. Este dosímetro pessoal eletrônico possui as seguintes características:

• Resposta energética (raios X e gama) de 15 keV a 7 Mev.
• Faixa de exibição da medição da dose: entre 1 μSv e 10 Sv.
• Faixa de exibição da medição de taxa: entre 10 μSv / h e 10 Sv / h.

O dispositivo mede 3,3 x 1,9 x 0,7 polegadas e tem opções para ser preso em um bolso, cinto ou cordão. É alimentado por baterias recarregáveis ​​ou AAA, com uma autonomia de até 2.500 horas de uso contínuo. Indicadores sonoros e visuais sinalizam uma condição de bateria fraca. O dispositivo possui uma tela LCD de oito dígitos com luz de fundo; navegação com dois botões; e indicadores visuais de LED, alarmes sonoros e vibratórios. A calibração deverá durar 9 meses em uso rotineiro e 2 anos em armazenamento. Os dados são armazenados na memória não volátil. A faixa de operação do dosímetro é de 14 ° F a 122 ° F e até 90% de umidade relativa. É testado em queda para 1,5 metros. O DMC 3000 possui módulos externos opcionais que expandem os recursos de detecção e comunicação do dispositivo. Isso inclui um módulo beta que fornece H _p(0,07) para medição da radiação beta; um módulo de neutrões que fornece H _p medição de radiação (10) de neutrões; e um módulo de telemetria que permite a transmissão de dados para uma estação externa.

Consulte também: Os dosímetros de radiação para o relatório de pesquisa de mercado de resposta e recuperação. Laboratório Nacional de Tecnologia de Segurança Urbana. SAVER-T-MSR-4. <disponível em: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeter-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

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 são a soma das doses efetivas relevantes da exposição externa no período especificado e a dose efetiva comprometida da ingestão de radionuclídeos no mesmo período. Para adultos, a dose efetiva comprometida é calculada por um período de 50 anos após a ingestão, enquanto que 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, com não mais de 50 mSv em um ano.

A dosimetria de radiação é a medição, cálculo e avaliação das doses absorvidas e a atribuição dessas doses aos indivíduos. É a ciência e a prática que tentam relacionar quantitativamente medidas específicas feitas em um campo de radiação com alterações químicas e / ou biológicas que a radiação produziria em um alvo.

Dosimetria interna

Se a fonte de radiação está dentro do nosso corpo , dizemos, é a exposição interna . A ingestão de material radioativo pode ocorrer por várias vias, como a ingestão de contaminação radioativa em alimentos ou líquidos. A proteção contra a exposição interna é mais complicada. A maioria dos radionuclídeos fornecerá muito mais doses de radiação se, de alguma forma, puderem entrar em seu corpo, do que se ficassem fora. A avaliação da dosimetria interna depende de uma variedade de técnicas de monitoramento, bioensaio ou geração de imagens de radiação.

Vide também: Captação interna de doses

Dosimetria Médica

Dosimetria médica é o cálculo da dose absorvida e a otimização da administração da dose em exames e tratamentos médicos. Em geral, as exposições à radiação de exames médicos de diagnóstico são baixas (especialmente em usos diagnósticos). As doses também podem ser altas (apenas para usos terapêuticos), mas, em cada caso, devem ser sempre justificadas pelos benefícios do diagnóstico preciso de possíveis doenças ou pelos benefícios de um tratamento preciso. Essas doses incluem contribuições da radiologia de diagnóstico médico e odontológico (raios X de diagnóstico), medicina nuclear clínica e radioterapia. Dosimetria médicaé frequentemente realizada por um profissional de saúde com treinamento especializado nesse campo. Para planejar a administração da terapia de radiação, a radiação produzida pelas fontes é geralmente caracterizada com curvas de porcentagem de profundidade e perfis de dose medidos por um médico.

O uso médico da radiação ionizante permanece um campo em rápida mudança. Em qualquer caso, a utilidade da radiação ionizante deve ser equilibrada com seus riscos. Atualmente, foi encontrado um compromisso e a maioria dos usos de radiação é otimizada. Hoje, é quase inacreditável que os raios-x tenham sido usados ​​ao mesmo tempo para encontrar o par certo de sapatos (por exemplo, fluoroscopia para calçar sapatos). As medições feitas nos últimos anos indicam que as doses para os pés estavam na faixa de 0,07 a 0,14 Gy para uma exposição de 20 segundos. Esta prática foi interrompida quando os riscos da radiação ionizante foram melhor compreendidos.

Veja também: Exposições médicas

Contagem de corpo inteiro

Um contador de corpo inteiro é um instrumento que mede a quantidade de radionuclídeos emissores de gama no corpo (ou seja, é um espectrômetro gama ). Nas instalações nucleares, esses contadores são usados ​​para medir a radioatividade no corpo humano, ou seja, para medir a contaminação interna. Isso não deve ser confundido com um “monitor de corpo inteiro”, usado para monitoramento de saída de pessoal, que é o termo usado na proteção contra radiação para verificar a contaminação externa de um corpo inteiro de uma pessoa que deixa uma área controlada por contaminação radioativa. Os contadores de corpo inteiro são dispositivos muito sensíveis e, portanto, geralmente são cercados por grandes quantidades de blindagem de chumbo para reduzir a radiação de fundo. Um contador de corpo inteiro consiste, por exemplo, em uma cabine de stand-up com dois detectores de cintilação NaI de área grande . O detector superior monitora os pulmões, o detector inferior monitora o trato gastrointestinal.

Deve-se notar que todas as pessoas também têm alguns isótopos radioativos dentro do corpo desde o nascimento . Esses isótopos são especialmente potássio-40 , carbono-14 e também os isótopos de urânio e tório. A dose média anual de radiação para uma pessoa de materiais radioativos internos que não o rádon é de cerca de 0,3 mSv / ano, dos quais:

• 2 mSv / ano vem de potássio-40,
• 12 mSv / ano provém das séries de urânio e tório,
• 12 μSv / ano vem do carbono-40.

A variação na dose de radiação de uma pessoa para outra não é tão grande, mas também é detectada por um contador de corpo inteiro.

Espectroscopia gama

Como foi escrito, o estudo e a análise de espectros de raios gama para uso científico e técnico são chamados espectroscopia gama, e os espectrômetros de raios gama são os instrumentos que observam e coletam esses dados. Um espectrômetro de raios gama (GRS) é um dispositivo sofisticado para medir a distribuição de energia da radiação gama. Para a medição de raios gama acima de várias centenas de keV, existem duas categorias de detectores de grande importância:  cintiladores inorgânicos como NaI (Tl)  e  detectores semicondutores. Nos artigos anteriores, descrevemos a espectroscopia gama usando um detector de cintilação, que consiste em um cristal cintilador adequado, um tubo fotomultiplicador e um circuito para medir a altura dos pulsos produzidos pelo fotomultiplicador. As vantagens de um contador de cintilação são sua eficiência (tamanho grande e alta densidade) e as altas taxas de precisão e contagem possíveis. Devido ao alto número atômico de iodo, um grande número de todas as interações resultará na absorção completa da energia dos raios gama, de modo que a fração fotográfica será alta.

Mas, se  for necessária uma  resolução perfeita de energia , precisamos usar  um detector à base de germânio , como o  detector HPGe . Os detectores de semicondutores à base de germânio são mais comumente usados ​​onde é necessária uma resolução de energia muito boa, especialmente para  espectroscopia gama , bem como  espectroscopia de raios-x. Na espectroscopia gama, o germânio é preferido devido ao seu número atômico ser muito maior que o silício e aumentar a probabilidade de interação com raios gama. Além disso, o germânio possui menor energia média necessária para criar um par de elétrons-orifícios, que é 3,6 eV para silício e 2,9 eV para germânio. Isso também fornece ao último uma melhor resolução em energia. O FWHM (largura total até a metade do máximo) para detectores de germânio é uma função da energia. Para um fóton de 1,3 MeV, o FWHM é de 2,1 keV, o que é muito baixo.

A dosimetria de radiação é a medição, cálculo e avaliação das doses absorvidas e a atribuição dessas doses aos indivíduos. É a ciência e a prática que tentam relacionar quantitativamente medidas específicas feitas em um campo de radiação com alterações químicas e / ou biológicas que a radiação produziria em um alvo.

Dosimetria externa

Exposição externa é radiação que vem de fora do nosso corpo e interage conosco. Nesse caso, analisamos predominantemente a exposição a raios gama e partículas beta , já que as partículas alfa , em geral, não representam risco de exposição externa, porque as partículas geralmente não passam pela pele. Como os fótons e beta interagem através de forças eletromagnéticas e nêutrons interagem através de forças nucleares, seus métodos de detecção e dosimetria são substancialmente diferentes. A fonte de radiação pode ser, por exemplo, um equipamento que produz a radiação como um recipiente com materiais radioativos ou como uma máquina de raio-x. A dosimetria externa é baseada em medições com um dosímetro, ou deduzido de medições feitas por outros instrumentos de proteção radiológica.

Dosimetria pessoal

A dosimetria pessoal é uma parte essencial da dosimetria de radiação externa. A dosimetria pessoal é usada principalmente (mas não exclusivamente) para determinar doses para indivíduos expostos à radiação relacionada às suas atividades de trabalho. Essas doses são geralmente medidas por dispositivos conhecidos como dosímetros. Os dosímetros geralmente registram uma dose, que é a energia de radiação absorvida medida em cinza (Gy) ou a dose equivalente medida em sieverts (Sv). Um dosímetro pessoal é um dosímetro usado na superfície do corpo pela pessoa que está sendo monitorada e registra a dose de radiação recebida. Dosimetria pessoalas técnicas variam e dependem em parte se a fonte de radiação está fora do corpo (externo) ou é absorvida pelo corpo (interno). Dosímetros pessoais são usados ​​para medir exposições externas a radiação. As exposições internas são normalmente monitoradas medindo a presença de substâncias nucleares no corpo ou medindo substâncias nucleares excretadas pelo corpo.

Os dosímetros disponíveis comercialmente variam de dispositivos passivos e de baixo custo que armazenam informações de dose de pessoal para leitura posterior, até dispositivos mais caros e operados por bateria que exibem informações imediatas de dose e taxa de dose (geralmente um dosímetro eletrônico pessoal ). O método de leitura, faixa de medição da dose, tamanho, peso e preço são fatores importantes de seleção.

Proteção contra exposição externa

Na proteção contra radiação, existem três maneiras de proteger as pessoas de fontes externas de radiação identificadas:

• 

  Limitando o tempo.  A quantidade de exposição à radiação depende diretamente (linearmente)  do tempo que as  pessoas passam perto da fonte de radiação. A dose pode ser  reduzida limitando o tempo de exposição .

• Distância.  A quantidade de exposição à radiação depende da distância da fonte de radiação. Da mesma forma que o calor de um incêndio, se você estiver muito próximo, a intensidade da radiação de calor é alta e você pode se queimar. Se você estiver na distância certa, poderá resistir a ela sem problemas e, além disso, é confortável. Se você estiver muito longe da fonte de calor, a insuficiência de calor também poderá prejudicá-lo. Essa analogia, em certo sentido, pode ser aplicada à radiação também de fontes de radiação.
• Blindagem.  Por fim, se a fonte for muito intensa e o tempo ou a distância não fornecerem proteção suficiente contra radiação, a blindagem deve ser usada. A proteção contra radiação geralmente consiste em barreiras de chumbo, concreto ou água. Existem muitos materiais que podem ser usados ​​para proteção contra radiação, mas existem muitas situações na proteção contra radiação. Depende muito do tipo de radiação a ser protegida, de sua energia e de muitos outros parâmetros. Por exemplo, até o urânio empobrecido pode ser usado como uma boa proteção contra a radiação gama, mas, por outro lado, o urânio é uma blindagem absolutamente inadequada  da radiação de nêutrons .

Toda radiação eletromagnética, exceto a luz visível (uma faixa muito estreita), é invisível. A radiação invisível inclui ondas de rádio, infravermelho, UV, microondas e radiação gama. Além disso, a radiação alfa e beta , bem como os “” raios catódicos “- todos eles são fluxos de partículas – são invisíveis .

Digno de nota nem a radiação invisível é completamente invisível ao olho humano. Um tópico relacionado é o dos fenômenos visuais dos raios cósmicos , nos quais os astronautas podem ver flashes de luz , que são presumivelmente devidos a partículas individuais de raios cósmicos interagindo com seus olhos. Os pesquisadores acreditam que esses flashes de luz percebidos especificamente pelos astronautas no espaço são devidos a raios cósmicos (partículas carregadas de alta energia que ultrapassam a atmosfera da Terra), embora o mecanismo exato seja desconhecido.

Detecção de radiação invisível

Os detectores de radiação ionizante consistem em duas partes que geralmente estão conectadas. A primeira parte consiste em um material sensível, constituído por um composto que sofre alterações quando exposto à radiação. O outro componente é um dispositivo que converte essas alterações em sinais mensuráveis.

Em seus princípios básicos de operação, a maioria dos detectores de radiação ionizante segue características semelhantes. Os detectores de radiação ionizante consistem em duas partes que geralmente estão conectadas. A primeira parte consiste em um material sensível , constituído por um composto que sofre alterações quando exposto à radiação. O outro componente é um dispositivo que converte essas alterações em sinais mensuráveis. Todos os detectores exigem que a radiação deposite parte de sua energia em materiais sensíveis que fazem parte do instrumento. A radiação entra no detector, interage com os átomos do material do detector e deposita alguma energia no material sensível. Cada evento pode gerar um sinal, que pode ser um pulso, furo, sinal de luz, pares de íons em um gás e muitos outros. A principal tarefa é gerar sinal suficiente, amplificá-lo e gravá-lo.

Em geral, a radiação eletromagnética pode ser dividida em uma porção visível e invisível do espectro eletromagnético. A luz é radiação eletromagnética dentro de uma certa porção do espectro eletromagnético. Na extremidade inferior do espectro de luz visível, a radiação eletromagnética torna-se invisível para os seres humanos (infravermelho) porque seus fótons não têm mais energia individual suficiente para causar uma mudança molecular duradoura (uma mudança na conformação) na molécula visual da retina na retina humana, que mudança provoca a sensação de visão.

Radiação invisível

Toda radiação eletromagnética, exceto a luz visível (uma faixa muito estreita), é invisível. A radiação invisível inclui ondas de rádio, infravermelho, UV, microondas e radiação gama. Além disso, a radiação alfa e beta , bem como os “” raios catódicos “- todos os quais são fluxos de partículas – são invisíveis .

Digno de nota nem a radiação invisível é completamente invisível ao olho humano. Um tópico relacionado é o dos fenômenos visuais dos raios cósmicos , nos quais os astronautas podem ver flashes de luz , que são presumivelmente devidos a partículas individuais de raios cósmicos interagindo com seus olhos. Os pesquisadores acreditam que esses flashes de luz percebidos especificamente pelos astronautas no espaço são devidos aos raios cósmicos (partículas carregadas de alta energia que ultrapassam a atmosfera da Terra), embora o mecanismo exato seja desconhecido.

O perigo de radiação ionizante reside no fato de que a radiação é invisível e não diretamente detectável pelos sentidos humanos. As pessoas não podem ver nem sentir a radiação, mas ela deposita energia nas moléculas do material. A energia é transferida em pequenas quantidades para cada interação entre a radiação e uma molécula e geralmente existem muitos tipos de interações. Portanto, a única maneira de detectar e medir a radiação é usar instrumentos ( detectores de radiação ionizante ).

Detecção de radiação invisível

Os detectores de radiação ionizante consistem em duas partes que geralmente estão conectadas. A primeira parte consiste em um material sensível, constituído por um composto que sofre alterações quando exposto à radiação. O outro componente é um dispositivo que converte essas alterações em sinais mensuráveis.

Em seus princípios básicos de operação, a maioria dos detectores de radiação ionizante segue características semelhantes. Os detectores de radiação ionizante consistem em duas partes que geralmente estão conectadas. A primeira parte consiste em um material sensível , constituído por um composto que sofre alterações quando exposto à radiação. O outro componente é um dispositivo que converte essas alterações em sinais mensuráveis. Todos os detectores exigem que a radiação deposite parte de sua energia em materiais sensíveis que fazem parte do instrumento. A radiação entra no detector, interage com os átomos do material do detector e deposita alguma energia no material sensível. Cada evento pode gerar um sinal, que pode ser um pulso, furo, sinal de luz, pares de íons em um gás e muitos outros. A principal tarefa é gerar sinal suficiente, amplificá-lo e gravá-lo.

Força fraca vs força eletromagnética

Um dosímetro pessoal eletrônico é um dosímetro moderno, que pode fornecer uma leitura contínua da dose cumulativa e da taxa de dose atual e pode avisar a pessoa que o usa quando uma taxa de dose especificada ou uma dose cumulativa é excedida. Os EPDs são especialmente úteis em áreas de altas doses, onde o tempo de permanência do usuário é limitado devido a restrições de dose.

Tipos de EPDs

Os EPDs são alimentados por bateria e a maioria usa um pequeno tubo Geiger-Mueller (GM) ou um semicondutor  ( chip Si ) no qual a radiação ionizante libera cargas, resultando em corrente elétrica mensurável.

• Contador GM . Um contador Geiger consiste em um tubo Geiger-Müller (o elemento sensor que detecta a radiação) e a eletrônica de processamento, que exibe o resultado. Os contadores GM são usados ​​principalmente para instrumentação portátil devido à sua sensibilidade, circuito de contagem simples e capacidade de detectar radiação de baixo nível. Devido à grande avalanche induzida por qualquer ionização, um contador Geiger leva muito tempo (cerca de 1 ms) para se recuperar entre pulsos sucessivos. Portanto, os contadores Geiger não conseguem medir altas taxas de radiação devido ao “ tempo morto ” do tubo.
• Detector de semicondutores . Os detectores de semicondutores são baseados na ionização de um sólido (por exemplo, silício) e incluem diferentes tipos de dispositivos de estado sólido com dois terminais chamados diodos. Por exemplo, um diodo de silício, que possui uma estrutura de pinos na qual a região intrínseca (i) é sensível à radiação ionizante, particularmente raios X e raios gama. Sob polarização reversa, um campo elétrico se estende pela região intrínseca ou esgotada. Nesse caso, a tensão negativa é aplicada no lado p e positiva no segundo. Os furos na região p são atraídos da junção em direção ao contato p e da mesma forma para os elétrons e o contato n.
• Detector de cintilação . Alguns EPDs usam um cristal cintilante, como iodeto de sódio (NaI) ou iodeto de césio (CsI) com um fotodiodo ou tubo fotomultiplicador para medir os fótons liberados pela radiação.

Por exemplo, o DMC 3000 é um dosímetro de radiação electrónica, EPD, que fornece a dose e taxa de dose ambiente leituras para a dose de profundidade equivalente H _p (10). É um dos EPDs mais utilizados no mercado. Ele usa um detector de chip Si com sensibilidade gama de 180 cps / R / h. Este dosímetro pessoal eletrônico possui as seguintes características:

• Resposta energética (raios X e gama) de 15 keV a 7 Mev.
• Faixa de exibição da medição da dose: entre 1 μSv e 10 Sv.
• Faixa de exibição da medição de taxa: entre 10 μSv / h e 10 Sv / h.

Consulte também: Os dosímetros de radiação para o relatório de pesquisa de mercado de resposta e recuperação. Laboratório Nacional de Tecnologia de Segurança Urbana. SAVER-T-MSR-4. <disponível em: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeter-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

Os dosímetros de leitura direta , DRDs, são dosímetros ativos, pois exibem doses e taxas de doses enquanto estão sendo usadas. Dosímetros de leitura direta são especialmente úteis em áreas de altas doses, onde o tempo de permanência do usuário é limitado devido a restrições de dose. Os DRDs podem avisar a pessoa que o usa quando uma taxa de dose especificada ou uma dose cumulativa é excedida. Por muitos anos, os DRDs têm sido utilizados como dispositivos de controle de dose, particularmente na indústria de energia nuclear.

EPD – Dosímetro pessoal eletrônico

Um dosímetro pessoal eletrônico é um dosímetro moderno, que pode fornecer uma leitura contínua da dose cumulativa e da taxa de dose atual e pode avisar a pessoa que o usa quando uma taxa de dose especificada ou uma dose cumulativa é excedida. Os EPDs são especialmente úteis em áreas de altas doses, onde o tempo de permanência do usuário é limitado devido a restrições de dose.

Características dos EPDs

O dosímetro pessoal eletrônico, EPD, é capaz de exibir uma leitura direta da dose ou taxa de dose detectada em tempo real. Dosímetros eletrônicos podem ser usados ​​como um dosímetro suplementar e também como um dosímetro primário. Os dosímetros passivos e os dosímetros pessoais eletrônicos são frequentemente usados ​​juntos para se complementarem. Para estimar doses efetivas, os dosímetros devem ser usados ​​em uma posição do corpo representativa de sua exposição, geralmente entre a cintura e o pescoço, na frente do tronco, de frente para a fonte radioativa. Os dosímetros geralmente são usados ​​na parte externa da roupa, ao redor do tórax ou do tronco para representar a dose para o “corpo inteiro”. Dosímetros também podem ser usados ​​nas extremidades ou perto do olho para medir a dose equivalente a esses tecidos.

O dosímetro pode ser redefinido, geralmente após uma leitura para fins de registro e, assim, reutilizado várias vezes. Os EPDs possuem uma tela montada na parte superior para facilitar a leitura quando estão presos no bolso do peito. O visor digital fornece informações sobre dose e taxa de dose, geralmente em mSv e mSv / h. O EPD possui um alarme de taxa de dose e um alarme de dose . Esses alarmes são programáveis. Diferentes alarmes podem ser definidos para diferentes atividades.

Por exemplo:

• alarme de taxa de dose a 100 μSv / h,
• alarme de dose: 100 μSv.

Se um ponto de ajuste de alarme for alcançado, o display relevante piscará junto com uma luz vermelha e será gerado um ruído agudo. Você pode apagar o alarme da taxa de dose recuando para um campo de radiação mais baixo, mas não pode apagar o alarme de dose até chegar a um leitor de EPD. Os EPDs também podem emitir um sinal sonoro por cada 1 ou 10 μSv registrado. Isso fornece uma indicação audível dos campos de radiação. Alguns EPDs possuem recursos de comunicação sem fio. Os EPDs são capazes de medir uma ampla faixa de doses de radiação, desde níveis de rotina (μSv) até níveis de emergência (centenas de mSv ou unidades de Sieverts) com alta precisão, e podem exibir a taxa de exposição e os valores de exposição acumulados. Das tecnologias dos dosímetros, os dosímetros pessoais eletrônicos são geralmente os mais caros, os maiores em tamanho e os mais versáteis.