Dosímetro - Dosimeter
Un dosímetro de radiación es un dispositivo que mide la absorción de dosis de radiación ionizante externa . Lo usa la persona que está siendo monitoreada cuando se usa como dosímetro personal y es un registro de la dosis de radiación recibida. Los dosímetros personales electrónicos modernos pueden proporcionar una lectura continua de la dosis acumulada y la tasa de dosis actual, y pueden advertir al usuario con una alarma audible cuando se excede una tasa de dosis especificada o una dosis acumulada. Otros dosímetros, como los termoluminiscentes o de película, requieren procesamiento después de su uso para revelar la dosis acumulada recibida y no pueden dar una indicación actual de la dosis mientras se usan.
Dosímetros personales
El dosímetro de radiación ionizante personal es de fundamental importancia en las disciplinas de la dosimetría de la radiación y la física de la salud de la radiación y se utiliza principalmente para estimar la dosis de radiación depositada en una persona que usa el dispositivo.
El daño por radiación ionizante al cuerpo humano es acumulativo y está relacionado con la dosis total recibida, para la cual la unidad SI es el sievert . Los radiólogos , los trabajadores de plantas de energía nuclear , los médicos que usan radioterapia , los trabajadores de HAZMAT y otras personas en situaciones que involucran la manipulación de radionúclidos a menudo deben usar dosímetros para poder hacer un registro de la exposición ocupacional. Dichos dispositivos se conocen como "dosímetros legales" si han sido aprobados para su uso en el registro de dosis del personal con fines reglamentarios.
Los dosímetros se usan típicamente en la parte exterior de la ropa, un dosímetro de "cuerpo entero" se usa en el pecho o el torso para representar la dosis para todo el cuerpo. Esta ubicación monitorea la exposición de la mayoría de los órganos vitales y representa la mayor parte de la masa corporal. Se pueden usar dosímetros adicionales para evaluar la dosis en las extremidades o en campos de radiación que varían considerablemente según la orientación del cuerpo hacia la fuente.
Tipos modernos
El dosímetro personal electrónico, el tipo más utilizado, es un dispositivo electrónico que tiene una serie de funciones sofisticadas, como la monitorización continua que permite avisos de alarma a niveles preestablecidos y lectura en vivo de la dosis acumulada. Estos son especialmente útiles en áreas de alta dosis donde el tiempo de residencia del usuario es limitado debido a restricciones de dosis. El dosímetro se puede restablecer, generalmente después de tomar una lectura con fines de registro y, por lo tanto, se puede reutilizar varias veces.
Dosímetro MOSFET
Los dosímetros de transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico se utilizan ahora como dosímetros clínicos para haces de radiación de radioterapia. Las principales ventajas de los dispositivos MOSFET son:
1. El dosímetro MOSFET es de lectura directa con un área activa muy delgada (menos de 2 μm).
2. El tamaño físico del MOSFET empaquetado es inferior a 4 mm.
3. La señal posterior a la radiación se almacena permanentemente y es independiente de la tasa de dosis.
El óxido de puerta de MOSFET, que es convencionalmente dióxido de silicio, es un material de detección activo en los dosímetros MOSFET. La radiación crea defectos (actúa como pares de electrones y huecos) en el óxido, lo que a su vez afecta el voltaje umbral del MOSFET. Este cambio en el voltaje umbral es proporcional a la dosis de radiación. También se proponen como dosímetros de radiación dieléctricos alternativos de puerta alta k como el dióxido de hafnio y los óxidos de aluminio.
Dosímetro termoluminiscente
Un dosímetro termoluminiscente mide la exposición a la radiación ionizante midiendo la intensidad de la luz emitida por un cristal dopado con Dy o B en el detector cuando se calienta. La intensidad de la luz emitida depende de la exposición a la radiación. Una vez se vendieron excedentes y un formato que alguna vez usaron los submarinistas y los trabajadores nucleares se parecía a un reloj de pulsera verde oscuro que contenía los componentes activos y un diodo de extremo de alambre IR altamente sensible montado en el chip de vidrio LiF2 dopado que cuando el ensamblaje se calienta con precisión (por lo tanto, termoluminiscente) emite la radiación almacenada como luz infrarroja de banda estrecha hasta que se agota. La principal ventaja es que el chip registra la dosis de forma pasiva hasta que se expone a la luz o al calor, por lo que incluso una muestra usada mantenida en la oscuridad puede proporcionar datos científicos valiosos.
Tipos heredados
Dosímetro de placa de película
Los dosímetros de placa de película son para un solo uso. El nivel de absorción de radiación se indica mediante un cambio en la emulsión de la película, que se muestra cuando se revela la película. Ahora son reemplazados en su mayoría por dosímetros personales electrónicos y dosímetros termoluminiscentes.
Dosímetro de fibra de cuarzo
Estos utilizan la propiedad de una fibra de cuarzo para medir la electricidad estática contenida en la fibra. Antes de que el usuario lo use, se carga un dosímetro a un voltaje alto, lo que hace que la fibra se desvíe debido a la repulsión electrostática. A medida que el gas en la cámara del dosímetro se ioniza por radiación, la carga se escapa, lo que hace que la fibra se enderece y, por lo tanto, indique la cantidad de dosis recibida frente a una escala graduada, que se observa con un pequeño microscopio integrado. Solo se utilizan para períodos cortos, como un día o un turno, ya que pueden sufrir fugas de carga, lo que da una lectura falsa alta. Sin embargo, son inmunes a EMP, por lo que se utilizaron durante la Guerra Fría como un método a prueba de fallos para determinar la exposición a la radiación.
Ahora son reemplazados en gran parte por dosímetros personales electrónicos para monitoreo a corto plazo.
Dosímetro de tubo Geiger
Estos utilizan un tubo Geiger-Muller convencional, típicamente un tubo ZP1301 o similar con compensación de energía que requiere entre 600 y 700 V y componentes de detección de pulso. La pantalla en la mayoría era de tipo burbuja o LCD en miniatura con 4 dígitos y un contador IC discreto como 74C925 / 6, las unidades LED generalmente tienen un botón para habilitar la pantalla para una larga duración de la batería y un emisor de infrarrojos para la verificación y calibración del recuento. El voltaje se deriva de un módulo separado con clavijas o con extremos de cable que a menudo usa un transistor de unión única que impulsa una pequeña bobina elevadora y una etapa multiplicadora que, aunque costosa, es confiable a lo largo del tiempo y especialmente en entornos de alta radiación que comparten este rasgo con diodos de túnel a través del Se sabe que los encapsulantes, inductores y condensadores se descomponen internamente con el tiempo. Estos tienen la desventaja de que el recuento de becquerel o microsievert almacenado es volátil y desaparece si la fuente de alimentación se desconecta, aunque puede haber un condensador de baja fuga para evitar que la desconexión de la batería a corto plazo por impacto interrumpa la memoria. La solución es usar una batería de larga duración, contactos moleteados de alta calidad y tornillos de seguridad para mantener el panel frontal de vidrio en su lugar, aunque las unidades más recientes registran recuentos en función del tiempo en una memoria no volátil de alta capacidad como 24C256 para que pueda ser leer a través de un puerto serie.
Cantidades de dosis de dosimetría
La cantidad operativa para la dosimetría personal es la dosis equivalente personal, que la Comisión Internacional de Protección Radiológica define como la dosis equivalente en los tejidos blandos a una profundidad adecuada, por debajo de un punto específico del cuerpo humano. El punto especificado generalmente viene dado por la posición donde se usa el dosímetro de la persona.
Respuesta del instrumento y del dosímetro
Esta es una lectura real obtenida de un monitor gamma de dosis ambiental o un dosímetro personal. El dosímetro está calibrado en un campo de radiación conocido para garantizar la visualización de cantidades operativas precisas y permitir una relación con el efecto conocido sobre la salud. La dosis equivalente personal se utiliza para evaluar la absorción de la dosis y permitir que se cumplan los límites reglamentarios. Es la cifra que se ingresa habitualmente en los registros de dosis externa para los trabajadores radioterapeutas ocupacionales.
El dosímetro juega un papel importante dentro del sistema internacional de protección radiológica desarrollado por la Comisión Internacional de Protección Radiológica y la Comisión Internacional de Unidades y Medidas Radiológicas . Esto se muestra en el diagrama adjunto.
Calibración del dosímetro
El fantasma "losa" se utiliza para representar el torso humano para la calibración de dosímetros de cuerpo entero. Esto replica los efectos de absorción y dispersión de la radiación del torso humano. La Agencia Internacional de Energía Atómica afirma que "el fantasma de la losa tiene una profundidad de 300 mm × 300 mm × 150 mm para representar el torso humano".
Cantidad | Unidad | Símbolo | Derivación | Año | Equivalencia SI |
---|---|---|---|---|---|
Actividad ( A ) | becquerel | Bq | s −1 | 1974 | Unidad SI |
curie | Ci | 3,7 × 10 10 s −1 | 1953 | 3,7 × 10 10 Bq | |
rutherford | Rd | 10 6 s −1 | 1946 | 1.000.000 Bq | |
Exposición ( X ) | culombio por kilogramo | C / kg | C⋅kg −1 de aire | 1974 | Unidad SI |
Röntgen | R | esu / 0.001293 g de aire | 1928 | 2,58 × 10 −4 C / kg | |
Dosis absorbida ( D ) | gris | Gy | J ⋅kg −1 | 1974 | Unidad SI |
ergio por gramo | ergio / g | erg⋅g −1 | 1950 | 1,0 × 10 −4 Gy | |
rad | rad | 100 erg⋅g −1 | 1953 | 0,010 Gy | |
Dosis equivalente ( H ) | sievert | SV | J⋅kg −1 × W R | 1977 | Unidad SI |
hombre equivalente de röntgen | movimiento rápido del ojo | 100 erg⋅g −1 x W R | 1971 | 0,010 Sv | |
Dosis efectiva ( E ) | sievert | SV | J⋅kg −1 × W R × W T | 1977 | Unidad SI |
hombre equivalente de röntgen | movimiento rápido del ojo | 100 erg⋅g −1 × W R × W T | 1971 | 0,010 Sv |
Verificación de la irradiación del proceso
Los procesos de fabricación que tratan productos con radiación ionizante, como la irradiación de alimentos , utilizan dosímetros para calibrar las dosis depositadas en la materia que se irradia. Por lo general, estos deben tener un rango de dosis mayor que los dosímetros personales, y las dosis normalmente se miden en la unidad de dosis absorbida : el gris (Gy). El dosímetro está ubicado en o junto a los elementos que se irradian durante el proceso como una validación de los niveles de dosis recibidos.
Galería
Cromorradiómetro o dosímetro de color de Guido Holzknecht (1902)
Ver también
- Comparación de dosímetros
- contador Geiger
- Cámara de ionización
- Instrumentos operativos del Royal Observer Corps
- Contador de centelleo