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TIPO DE DECTECTORES

Detectores inmediatos por ionización

Estos son detectores gaseosos, esta cámara tiene un gas, estilo fluorescente,

donde esta cámara está sometida a una diferencia de potencial.

Y cuando se somete a un campo de radiaciones ionizantes, las partículas de

gas se ionizan y se generan pares iónicos, dirigiéndose estos a los electrodos,

produciendo una señal eléctrica, o dicha de otra forma, produciendo una señal

de diferente potencial. Ej.

1. Las cámaras de ionización las cuales generan corrientes muy bajas – 10-12

Ǻ a 10-2 Ǻ-. Donde las actitudes de los impulsos son muy pequeños, por lo

tanto, estos equipos no son prácticos para ser utilizados en contaje de

eventos (Fuentes radioactivas perdidas, para partículas alfa α y/o partículas

beta β). En general se utilizan para monitoreo de áreas o para

determinación de la intensidad de campos de radiación para rayos X.

2. Como segundo tipo de detector gaseoso tenemos los contadores

proporcionales donde la amplitud de los impulsos guarda proporcionalidad

tanto con la energía transmitida de las partículas ionizantes que interactúan

con el detector, como con los diferentes potenciales. Donde la amplitud del

impulso eléctrico es grande, por lo tanto es un detector que se puede

utilizar para el contaje de eventos.Y su uso frecuente es en el área de

espectrometría. En protección radiológica el uso más frecuente es el

monitoreaje de contaminaciones superficiales dadas por partículas alfa y

beta (α y β).




3. Otro ejemplo de detectores gaseoso tenemos los contadores Geiger-Müller,

donde la amplitud de la señal eléctrica es independiente de la energía y

naturaleza de la partícula; por lo tanto, es el detector de mayor amplitud de

los detectores gaseosos, o sea, tienen un mayor rango.

4. Otro tipo de detector gaseoso son los detectores semiconductores, donde

su principio de funcionamiento es similar al de las cámaras de ionización y

donde el medio ionizable gaseoso es semiconductor y tienen las siguientes

ventajas:

a. Alta densidad del medio ionizado con una eficiencia por unidad del

volumen efectivo.

b. La energía necesaria para crear los pares iónicos es 10 veces menor

que la de los gases, produciendo mejor resolución.

c. Tiene un volumen efectivo menor que implica tiempo de recolección

de cargas muy breves.

Estos detectores tienen las siguientes desventajas:

Alta conductibilidad con respecto a los gases produciendo ruido, lo que

evita la medición de partículas de baja energía.

Presenta defectos en su estructura cristalina lo que provoca deficiencia de

detección.

El gráfico1 a continuación muestra el rango de trabajo de los diferentes equipos de

medición.

1 http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/094/htm/sec_8.htm




En estas regiones para un detector típico; se grafica el número de iones

colectados en los electrodos contra el voltaje aplicado, para partículas alfa y

beta respectivamente. En la región I el voltaje es tan bajo que la velocidad que

adquieren los iones y electrones es pequeña, dando lugar a una alta

probabilidad de que se recombinen. Por el peligro de perder información, esta

región normalmente no se usa.

En la región de voltaje II, el número de iones colectados no cambia si se

aumenta el voltaje. Se recogen en los electrodos esencialmente todos los iones

primarios; es decir, no hay ni recombinación ni ionización secundaria. Por esta

razón, el tamaño del pulso depende de la ionización primaria y, por lo tanto, de

la energía depositada por cada radiación. Se llama región de cámara de

ionización y se usa para medir la energía de la radiación, además de indicar su

presencia. En general, la corriente generada en estas cámaras es tan pequeña

que se requiere de un circuito electrónico amplificador muy sensible para

medirla.

En la región III, llamada proporcional, la carga colectada aumenta al

incrementarse el voltaje. Esto se debe a que los iones iniciales (primarios) se

aceleran dentro del campo eléctrico pudiendo, a su vez, crear nuevos pares de




iones. Si uno sube el voltaje, la producción cada vez mayor de ionización

secundaria da lugar a un efecto de multiplicación. Los pulsos producidos son

mayores que en la región anterior, pero se conserva la dependencia en la

energía de las radiaciones.

Aumentando aún más el voltaje, se llega a la región IV, llamada de

proporcionalidad limitada, que por su inestabilidad es poco útil en la práctica. Si

sigue aumentándose el voltaje, se llega a la región V, llamada Geiger-Müller En

esta región la ionización secundaria y la multiplicación son tan intensas que se

logra una verdadera avalancha de cargas en cada pulso (Figura 1)2. Los pulsos

son grandes por la gran cantidad de iones colectados, pero se pierde la

dependencia en la ionización primaria

Figura 1. Avalanchas producidas en un detector Geiger-Müller.

Los detectores Geiger-Müller (o sencillamente contadores Geiger) que operan

en esta región son indicadores de la presencia de radiación, pero no pueden

medir su energía. Son los más usados porque son fáciles de operar, soportan

trabajo pesado, son de construcción sencilla y se pueden incorporar a un 2 Protección radiológica en la aplicación de las técnicas Nucleares, Colectivo de Autores, Centro de Información de la Energía, Habana Cuba.




monitor portátil. Generalmente operan con voltaje de alrededor de 700 a 800

volts, pero esto puede variar según el diseño de cada detector.

Si se incrementa el voltaje aún más, se obtiene una descarga continua (región

VI), no útil para conteo.

Para impulsos pequeños se usan cámaras de ionización, para impulsos medianos

se utilizan detectores proporcionales- en un rango creciente- y para impulsos

grandes se utilizan los detectores geiger-müller – para un rango constante. Y la

pendiente creciente es la zona de descarga, para el cual, el sistema de detectores

no hay energía de radiación.

Detectores inmediatos por excitación

Detectores por centelleo:

Se utilizan en contaje y en espectrometría.

Estos detectores por centelleo se conocen por algunos materiales denominados

centelladores al interactuar por radiación ionizante, convirtiendo una pequeña

fracción de la energía cinética (Ke) de las partículas en energía luminosa, el resto

de la energía se transforma en energía calórica o en energía mecánica en forma

de vibraciones en su red cristalina.

La fracción que se convierte en luz se define como eficiencia de centelleo y

depende de la naturaleza y la energía de la partícula. Las propiedades de un

centellador ideal son:

1- Convertir la energía cinética (Ke) de las partículas en Energía luminosa, o

sea, en centelleos.




2- Que la conversión sea lineal, o sea, mayor energía cinética, mayor energía

luminosa o lumínica.

3- Transparente a la longitud de onda (λ) que se emite por desexcitación. Que

no influya la longitud de onda a las ondas de excitación.

4- El tiempo de caimiento de los impulsos cortos para señales rápidas.

5- Dimensiones adecuadas a la aplicación prevista.

6- Índice de refracción parecido al vidrio esto debido a que facilita convertir la

energía luminosa en señal eléctrica.

Los centelladores más utilizados son:

Inorgánicos: son cristales con alto rendimiento y con linealidad, pero con

baja velocidad de respuesta. Por ejemplo, El yoduro de sodio activado con

talio, el yoduro de cesio.

Orgánicos: Estos centelladores en donde el proceso de fluorescencia es

independiente del estado físico del material, por ejemplo cristales orgánicos

puros como el antraceno, centelladores en solución líquidos y centelladores

orgánicos plásticos, donde el más común es el estireno.

Un detector de centelleo esta constituido por el material centellador y el tubo

fotomultiplicador. El tubo fotomultiplicador consiste en una válvula electrónica que

procesa la energía lumínica en energía eléctrica y actúa como transductor

optoeléctrico.

Constituido por un fotocátodo (efecto fotoeléctrico) y también por dinodos que son

electrodos que por los electrones y por in ánodo que los recibe originalmente, un

impulso eléctrico el cual es detectado.




Detectores retardados por ionización

Estos detectores se denominan por emulsión fotográfica, donde esta constituida

por bromuro de plata que tiene dimensiones microscópicas y se encuentra

sumergida en un medio gelatinoso y que a su vez se encuentra sobre un soporte

translúcido.

La radiación emite electrones y neutraliza los iones de plata metálica, este proceso

se conoce como formación de la imagen latente (es un estilo de placa radiográfica)

La cantidad de iones de plata que han sufrido la transformación está en función de

la dosis absorbida y se le aplica un proceso de revelado corriente. Obteniéndose

así una imagen con distintas tonalidades de grises y esta es proporcional a la

dosis absorbida por la placa; posteriormente los ennegrecimientos son medidos

por un densitómetro. La densitometría se puede definir como la atenuación

luminosa causada por la emulsión. El número atómico de la emulsión fotográfica

provoca que la radiación tenga un aumento relativo importante a bajas de energía

de rayos X como el predominio del efecto fotoeléctrico.

El uso principal de estos detectores es para la dosimetría personal y el resultado

se refiere a dosis en tejido muscular. En estos detectores para dosimetría personal

se debe hacer una corrección a la hora de evaluar la dosis en tejido, se evaluar la

energía bajo diferentes filtros de radiación para así evaluar la dosis absorbida.

La imagen latente se revierte con efecto de la humedad y por la temperatura

ambiente, efecto difícil de cuantificar en la práctica por lo que se recomienda tomar

medidas para el uso y almacenamiento de este, por esta razón el uso no es

conveniente para periodos largos en condiciones ambientales variables.

Detectores retardados por excitación




Estos detectores conocidos también como detectores por termoluminiscencia

detectores termoluminiscentes. Son detectores pasivos e integradores que

determinan las dosis y discriminan diferentes campos de radiación.

Este fenómeno por luminiscencia es un proceso de iluminación óptica por causas

no térmicas que presentan algunas sustancias en determinados medios de

excitación y estos medios son:

Fotoluminiscencia producida por la interacción de fotones ópticos.

Triboluminiscentes que tiene que ver con el movimiento mecánico.

Quimioluminiscente que se dá por reacciones químicas.

Electroluminiscentes que se dá por campos eléctricos.

La luminiscencia presenta dos subclases:

1- Fluorescencia

2- Fosforescencia

Y se diferencia en su energía cinética de decremento, donde para la fluorescencia

es menor en 10 nseg. y para la fosforescencia es mayor en 10 nseg.

Donde en la fluorescencia existe poca dependencia de la temperatura, mientras

que en la fosforescencia existe mucha dependencia de la temperatura.

La fosforescencia es una termoluminiscencia acelerada por el aumento de la

temperatura.

Los detectores termoluminiscentes están formados por una red inorgánica

cristalina perfecta donde los niveles electrónicos de energía atómica son

ensanchados dentro de una serie continua de bandas permitidas, separadas por

bandas de regiones prohibidas, la banda llena superior se llama banda de

valencia.




La banda de valencia esta separada por varios electrones de la banda más baja

sin llenar, llamada banda de conducción. Este es el nivel de energía donde la

atracción del núcleo del átomo sobre los electrones es más débil. Ese nivel

corresponde a la última órbita del átomo, la que puede compartir así sus

electrones entre el resto de los átomos de un cuerpo, permitiendo que se

desplacen por el mismo en forma de nube electrónica.

Los materiales utilizados para la creación de estos detectores son básicamente,

fluoruro de litio, el cual tiene una respuesta de dosis absorbida lineal que ronda

entre los 3 y 10 Gy. y son dosis que producen daños permanentes.

Siendo resistente a los ataques químicos y pierde sensibilidad para dosis mayores

de 104 Gy. siendo levemente soluble al agua y con una pérdida de lectura de un

5% al año, por lo tanto un detector ideal para dosimetría personal.

La información dosimétrica contenida en el detector puede ser medida por un

equipo TLD (dosimetría por termoluminiscencia) donde la energía absorbida por la

radiación ionizante al material es liberada en forma luminosa, cuando dicho

material es estimulado térmicamente. La temperatura ambiente y 400°C. en un

intervalo de tiempo de 1 a 100 seg. Dependiendo del material utilizado.

Ventajas

1- Son detectores pequeños y pueden ser utilizados en lugares

reducidos.

2- Se utilizan en un amplio rango de dosis que puede variar en 10 mGy.

y 100 kGy.

3- Mantiene una persistencia de la señal por largos periodos de tiempo,

permitiendo así la medición para periodos convenientes.

4- La eficiencia es independiente de la dosis y la temperatura de

irradiación




5- Tiene una preescisión menor al 3% y en sistemas optimizados pude

llegar de 1% a 2%.

6- Es insensible a la mayor de las condiciones ambientales.

7- La señal emitida es relativamente fácil de evaluar.

8- Son dosímetros portátiles ideales para monitoreo de extremidades.

9- Tiene una lectura rápida en segundos.

10- Es reutilizable con pequeños cambios en su eficiencia.

Desventajas

1- Existen varios mecanismos dependientes de la superficie que pueden

afectar la sensibilidad de estos detectores por ejemplo rayaduras, absorción

gaseosa, contaminación por grasa o polvo.

2- La sensibilidad puede ser afectada o disminuir después de grandes dosis

de radiación (≥ 10 Gy).

3- El método de obtención, la lectura es destructivo si por algún motivo la

lectura no es recibida por el sistema, la informaciones pierde

OSL (Estimulación Óptica por Láser)

La clave de esta tecnología es el material del detector, que son CRISTALES DE

OXIDO DE ALUMINIO

Funcionamiento:

El funcionamiento se basa en la cantidad de radiación expuesta es medida por la

estimulación de los materiales de oxido de aluminio con una luz verde para

partículas beta o azul para fotones (rayos gamma) de alta y/o baja energía que es

emitida por un láser emitido por un equipo.

Esta tecnología tiene el límite de detección más bajo del mercado con una

sensibilidad de 0.01 mSv




Una de las características esenciales de este tipo de dosímetro es que permite el

reconocimiento de las dosis estáticas y dinámicas, por ende si se hiciera una

exposición al propio cuando se lee el espectro de luz del dosímetro, va a salir

identificado de forma característica ese tipo de exposición.

Es importante destacar que estos dosímetros y tipo de tecnología es la más

moderna del mundo.

Dosimetría In vivo (Diodos semiconductores)

Medición de la dosis directamente en los pacientes, para verificar la dosis que

recibe el paciente mediante el sistema de planificación.

Se ponen 2 detectores uno a la entrada y otro a la salida y debe tener una

diferencia de ± 2%.

Cámaras de ionización para radioterapia

Para monitoreo de área, para medir rayos X y rayos Gama, que varia en tamaño y

forma.

La zona de sensibilidad esta en la punta.

Existen varios tipos de cámaras de ionización pero las más utilizadas en

dosimetría absoluto de haces de fotones de alta energía, son las cámaras de

ionización tipo dedal.




Tienen un electrodo de aluminio y la pared puede ser de grafito, acrílico o

polietileno.

En este tipo de cámara se asume lo siguiente:

1- Volumen esférico con cuyo centro se encuentra una pequeña cavidad de aire.

2-Este volumen es irradiado uniformemente por un haz de radiación de alta

energía.

3- La distancia entre la esfera externa y la cavidad de aire es igual al rango

máximo de los electrones generados por los fotones en su recorrido, lo que

garantiza que el número de electrones que entran a la cavidad de aire es

igual al número que sale de ella, o sea, garantiza el equilibrio electrónico.

Si en estas condiciones fuéramos capaces de medir la carga producida en la

cavidad por los electrones liberados en el volumen que la rodea y conociendo el




volumen o la masa de aire contenido dentro de la cavidad, podemos entonces

calcular la carga por unidad de masa, como conocemos no es más que la

exposición producida por el haz de radiación en el centro de la cavidad.

Hasta ahora se ha planteado una situación ideal pero en realidad lo que podemos

lograr es envolver esa pequeña cavidad en una pared sólida con lo que

obtenemos una cámara de dedal aún cuando la pared de la cámara es por

supuesto sólida, escogemos siempre materiales que son aire equivalente, es

decir, cuyo número atómico es similar al número atómico del aire y de igual

manera para mantener las condiciones de equilibrio electrónico explicadas

anteriormente se hacen en un espesor que lo garantice.

Tallo: es por donde pasan los cables que recogen la carga y polarización

Mango: Se emplea para sujetar la cámara

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