TEMA 4: DETECCIÓN Y

MEDIDA DE LA RADIACIÓN.

Curso de Protección Radiológica para dirigir instalaciones

de Rayos X con fines de diagnóstico médico.

Francisco Blázquez Molina

Servicio de Protección Radiológica

HUiP La Fé, Valencia

Índice:

1. Detección y dosimetría de la radiación:

1. 1. Fundamentos físicos de la detección. 1. 2. Detectores de ionización gaseosa. 1. 3. Detectores de centelleo. 1. 4. Dosimetría. 1. 5. Medida de la dosis en haz directo.

1. Detección y dosimetría de la radiación.

1.1. Fundamentos físicos de la detección.

Fenómeno físico no medible

Efecto físico

medible

Detección y medida del efecto

medible

Obtención información

acerca del fenómeno inicial

Radiación Producción

de carga Medida de la

corriente

Obtención información

acerca del haz de radiación

Temperatura Dilatación

del mercurio

Medida del volumen de

mercurio

Obtención información acerca de la temperatura

Radiación Disociación

de la materia

Medida del engrenecimiento de una película

Obtención información

acerca del haz de radiación

1.2. Detectores de ionización gaseosa.

Se basa en: generación de carga al ser atravesado el detector por la radiación.

Zona 1: Zona de recombinación. Zona 2: Cámara de ionización (200-250 V). Zona 3: Zona proporcional (500 V). Zona 4: Proporcionalidad limitada. Zona 5: Zona Geiger (1000 v). Zona 5: Descarga continua.

Gas a presión entre dos electrodos (ánodo y cátodo) que atraen la carga originada.

1.2. Detectores de ionización gaseosa: cámara de

ionización.

Clasificación: • Según su geometría: plana o cilíndrica. • Según su funcionamiento: de corriente o de

impulsos.

Uso: • Para vigilancia de zonas, como

monitores de radiación. • Los cilíndricos pueden darnos

información sobre la energía de la partícula, aunque no es frecuente.

• En general para la detección de RX, γ y β.

Funcionamiento: Todos los electrones e iones son recogidos en el ánodo o en el cátodo. No se produce multiplicación de carga. Un sistema electrónico amplifica la señal para ser detectada.

1.2. Detectores de ionización gaseosa: contador

proporcional.

Clasificación: • Según su geometría: plana o cilíndrica.

Generalmente se usa geometría cilíndrica ya que permite hacer espectrometría.

Uso: • Medidas de actividades muy bajas. • Detectores de partículas α, β y

neutrones.

Funcionamiento: Los electrones e iones generados por la radiación, son acelerados por el campo eléctrico, produciendo nuevas ionizaciones.

1.2. Detectores de ionización gaseosa: contador

Geiger.

Uso: • Medidas de actividades muy bajas. • Detectores de partículas α y β, con

rendimientos del 100%.

Funcionamiento: Los electrones e iones generados por la radiación, son acelerados por el campo eléctrico. Provocan avalanchas, ocupando todo el volumen del detector. Todas los impulsos tienen la misma amplitud. Son muy sensibles, sin necesitar circuito amplificador.

1.3. Detectores de ionización gaseosa: Detector

de centelleo.

Funcionamiento: Basados en materiales luminiscentes, capaces de emitir luz visibles en presencia de radiación.

Componentes del detector: Centelleador (pueden ser de materiales orgánicos –antraceno- o cristales inorgánicos –NaI(Tl)-) y tubo fotomultiplicador.

Características del detector: • Permite espectrometría e

identificar partículas. • Eficiencias altas: 60% fotones

gamma, 100% emisores beta de baja energía.

• Permite detectar alfas en un fondo intenso de partículas beta y gamma.

1.4. Dosimetría: Definición. Dosimetría ambiental y

personal.

Dosimetría: Rama de la ciencia que se ocupa de la medida de la dosis absorbida por un material o tejido como consecuencia de su exposición a las radiaciones ionizantes, con el objetivo de prevenir o limitar la aparición de efectos nocivos.

Dosimetría ambiental

Dosimetría de área

Dosimetría personal

Público

Trabajadores expuestos

Vigilancia del ambiente de trabajo

Vigilancia de las dosis individuales

1.4. Dosimetría: Dosímetros personales. Dosímetros

pasivos y activos.

Clasificación: • Según necesiten o no una fuente de alimentación para su funcionamiento.

Pasivos: • Integran la dosis durante la exposición

sin necesidad de estar conectados a un equipo de medida.

• La medida se realiza al finalizar el periodo de exposición en laboratorios especializados.

• Los más usuales son los de termoluminiscencia y los basados en películas fotográficas, aunque también hay fotoluminiscentes, de burbuja, de emulsiones nucleares…

Activos: • Necesitan una fuente de alimentación

para su funcionamiento. • Presentan una lectura inmediata y

continua. • Proporcionan información sobre la

dosis acumulada, tasa de dosis, y las condiciones de exposición.

• Suelen estar basados en detectores de ionización gaseosa y detectores de semiconductor.

1.4. Dosimetría: Dosímetros termoluminiscentes.

Principio de funcionamiento: • La termoluminiscencia es la emisión de luz

cuando un material que ha sido expuesto a radiaciones ionizantes es calentado. Se debe a la creación de pares electrón hueco por parte de la radiación.

• Usando varios detectores combinados con varios filtros, es posible obtener más información acerca del campo de radiación.

Ventajas: • Reutilizables. • Gran equivalencia a tejido

biológico. • Amplio margen de energía. • Permite evaluar dosis en campos

mixtos. • Fácil manejo y poco peso. • No necesitan baterías. • Proceso de lectura fácil de

informatizar.

Desventajas: • La información

desaparece al ser leídos.

• Durante su uso se puede perder información (‘‘fading’’) debido a la estimulación óptica o térmica.

1.4. Dosimetría: Dosímetros de película.

Principio de funcionamiento: • Se trata de una emulsión compuesta por

AgBr en un medio gelatinoso. La radiación (y el calor y la luz) producen imágenes latentes. Tras un proceso de lavado y fijado se fijan las partículas de AgBr. El ennegrecimiento dependerá de la dosis de radiación.

Ventajas: • Permiten la avaluación selectiva de

campos mixtos. • Registro permanente. • Bajo peso. • Autónomos.

Desventajas: • No reutilizables. • Procesos de revelado y lectura

laborioso y difícil de automatizar.

• Límite inferior de detección demasiado bajo, y saturación a altas dosis.

• El material es inestable a muchos factores: luz, calor, humedad…

1.4. Dosimetría: Dosímetros electrónicos de lectura

directa.

Principio de funcionamiento: • Basado en cámaras de ionización o en

detectores de semiconducción. En los primeros se mide la ionización producida, en los segundos se mide la carga generada.

Ventajas: • Estimación de dosis y tasa de

dosis en tiempo real. • Emisión y programación de

alarmas sonoras y luminosas. • Fácil conexión a medios

informáticos. • Se puede almacenar información

usando memorias no volátiles.

Desventajas: • Necesidad de baterías. • Precio elevado. • Peso elevado. • Necesidad de calibración individual.

1.5. Medida de la dosis en haz directo.

Objetivo: • Estimar la dosis recibidas por los pacientes, por dos motivos: para establecer y

comprobar los procedimientos de buenas prácticas de optimización de la protección al paciente y para determinar los riesgos de forma que las técnicas diagnósticas puedan ser justificadas y los casos de sobreexposición investigados.

Producto dosis-área (PDA): • Integral de la dosis absorbida en aire sobre una superficie perpendicular al haz. • Incluye retrodispersión y es invariante con la distancia al foco. • Se mide con una cámara de ionización. • Muy útil para estimar la dosis al paciente.

Dosis piel a la entrada (DPE): • Dosis absorbida en aire medida sobre el eje del haz, en el punto donde el haz

penetra en el paciente. • Incluye retrodispersión. • Se mide usando dosímetros termoluminiscentes.