Dosímetro

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Dosímetro de radiación en Pripyat

Un dosímetro de radiación es un dispositivo que mide la dosis absorbida de radiación ionizante externa. Lo usa la persona que está siendo monitoreada cuando se usa como un dosímetro personal y es un registro de la dosis de radiación recibida. Los dosímetros personales electrónicos modernos pueden dar 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 específica 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

Ejemplo de posicionamiento de dosímetro "todo el cuerpo"

El dosímetro personal de radiación ionizante es de fundamental importancia en las disciplinas de dosimetría de radiación y física de la salud de la radiación y se utiliza principalmente para estimar la dosis de radiación depositada en un individuo que usa el dispositivo.

El daño de la radiación ionizante al cuerpo humano es acumulativo y está relacionado con la dosis total recibida, cuya unidad SI es el sievert. Los radiógrafos, los trabajadores de plantas de energía nuclear, los médicos que usan radioterapia, los trabajadores de HAZMAT y otras personas en situaciones que involucran el manejo de radionúclidos a menudo deben usar dosímetros para que se pueda 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 la dosis del personal con fines normativos.

Los dosímetros generalmente se usan en la parte exterior de la ropa, un "cuerpo entero" El dosímetro se usa en el pecho o el torso para representar la dosis en todo el cuerpo. Esta ubicación controla 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

Vista de lectura en un dosímetro personal electrónico. El clip se usa para sujetarlo a la ropa del usuario.

El dosímetro personal electrónico, el tipo más utilizado, es un dispositivo electrónico que tiene una serie de funciones sofisticadas, como el monitoreo continuo que permite advertencias de alarma en niveles preestablecidos y lectura en vivo de la dosis acumulada. Estos son especialmente útiles en áreas de dosis altas donde el tiempo de residencia del usuario es limitado debido a restricciones de dosis. El dosímetro se puede reiniciar, generalmente después de tomar una lectura con fines de registro, y, por lo tanto, se puede reutilizar varias veces.

Dosímetro MOSFET

Los dosímetros de transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal ahora se utilizan 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 cuando está 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 electrón-hueco) en el óxido, lo que a su vez afecta el voltaje de 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 compuerta k alta como el dióxido de hafnio y los óxidos de aluminio.

Dosímetro termoluminiscente

Un dosímetro termoluminiscente mide la exposición a la radiación ionizante al medir 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. Éstos alguna vez se vendieron como excedentes y un formato que una vez usaron los submarinistas y los trabajadores nucleares parecía un reloj de pulsera verde oscuro que contenía los componentes activos y un diodo de extremo de cable 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.

Tipo heredado

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 retenida en la fibra. Antes de que el usuario lo use, se carga un dosímetro con un alto voltaje, 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 la radiación, la carga se escapa, lo que hace que la fibra se enderece y, por lo tanto, indique la cantidad de dosis recibida en una escala graduada, que se ve con un pequeño microscopio incorporado. Solo se utilizan durante períodos cortos, como un día o un turno, ya que pueden sufrir fugas de carga, lo que da una lectura alta falsa. Sin embargo, son inmunes al EMP, por lo que se utilizaron durante la Guerra Fría como un método a prueba de fallas para determinar la exposición a la radiación.

Ahora son reemplazados en gran medida por dosímetros personales electrónicos para monitoreo a corto plazo.

Dosímetro de tubo Geiger

Estos utilizan un tubo Geiger-Muller convencional, normalmente un ZP1301 o un tubo compensado de energía similar que requiere entre 600 y 700 V y componentes de detección de pulso. La pantalla en la mayoría era una burbuja o LCD en miniatura con 4 dígitos y un IC de contador discreto como 74C925/6, las unidades LED generalmente tienen un botón para habilitar la pantalla para una batería de larga duración y un emisor de infrarrojos para la verificación y calibración del conteo. El voltaje se deriva de un módulo separado con clavijas o cableado que a menudo usa un transistor unijunction que impulsa una pequeña bobina elevadora y una etapa multiplicadora que, aunque costosa, es confiable con el tiempo y especialmente en entornos de alta radiación que comparten esta característica con diodos de túnel a través del Se sabe que los encapsulantes, inductores y capacitores se descomponen internamente con el tiempo. Estos tienen la desventaja de que el recuento de becquerel o microsievert almacenado es volátil y desaparece si se desconecta la fuente de alimentación, aunque puede haber un condensador de baja fuga para evitar que la desconexión de la batería a corto plazo afecte 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 conteos versus 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 dosimétricas

Cantidades externas de dosis de radiación utilizadas en protección radiológica, basadas en el informe de la Comisión Internacional de Unidades de Radiación y Medidas 57

La cantidad operativa para la dosimetría personal es el equivalente de dosis personal, definido por la Comisión Internacional de Protección Radiológica como el equivalente de dosis en tejidos blandos a una profundidad adecuada, por debajo de un punto específico del cuerpo humano. El punto especificado suele estar dado por la posición en la que se lleva el dosímetro del individuo.

Respuesta del instrumento y del dosímetro

Esta es una lectura real obtenida de, por ejemplo, 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 sobre la salud conocido. El equivalente de dosis personal se utiliza para evaluar la absorción de dosis y permitir que se cumplan los límites reglamentarios. Es la cifra que generalmente se ingresa en los registros de dosis externa para trabajadores con radiación ocupacional.

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 de Radiación. Esto se muestra en el diagrama adjunto.

Calibración de dosímetros

La "losa" fantasma se utiliza para representar el torso humano para la calibración de dosímetros de cuerpo entero. Esto replica los efectos de dispersión y absorción de radiación del torso humano. La Agencia Internacional de Energía Atómica afirma que "el fantasma de losa tiene una profundidad de 300 mm × 300 mm × 150 mm para representar el torso humano".

Cantidades de medición relacionadas con la radiación

Cantidades relacionadas con la radiación ionizante vistaRápidohablarRápidoedición
CantidadDependenciaSignaturaDerivaciónAñoequivalencia SI
ActividadA) becquerel Bq s−11974 SI unit
Curie Ci 3.7 × 1010 s−11953 3.7×1010Bq
rutherford Rd 106 s−11946 1,000,000 Bq
ExposiciónX) coulomb por kilogramo C/kg C⋅kg−1 aire 1974 SI unit
röntgen R esu / 0,001293 g de aire 1928 2.58 × 10−4 C/kg
Dosis AbsorbidaD) gris Gy J⋅kg−11974 SI unit
erg por gramo erg/g erg⋅g−11950 1.0 × 10−4 Gy
rad rad 100 erg⋅g−11953 0,010 Gy
Dosis equivalenteH) Sievert Sv J⋅kg−1 × WR 1977 SI unit
hombre equivalente rem 100 erg⋅g−1 x WR 1971 0,010 Sv
Dosis efectivaE) Sievert Sv J⋅kg−1 × WR × WT 1977 SI unit
hombre equivalente rem 100 erg⋅g−1 × WR × WT 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 está irradiando. Estos normalmente deben tener un rango de dosis mayor que los dosímetros personales, y las dosis normalmente se miden en la unidad de dosis absorbida: el gray (Gy). El dosímetro está ubicado sobre o junto a los elementos que se irradian durante el proceso como una validación de los niveles de dosis recibidos.

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