Un dosímetro de fibra de cuarzo , a veces llamado dosímetro de bolsillo con indicación automática ( SIPD , por sus siglas en inglés ), dosímetro de bolsillo con lectura automática ( SRPD , por sus siglas en inglés ) o electrómetro de fibra de cuarzo ( QFE , por sus siglas en inglés ), es un tipo de dosímetro de radiación , un dispositivo con forma de bolígrafo que mide la dosis acumulada de radiación ionizante recibida por el dispositivo, generalmente durante un período de trabajo. Se sujeta a la ropa de una persona, normalmente en un bolsillo del pecho para la exposición de todo el cuerpo, para medir la exposición del usuario a la radiación.
Actualmente está siendo reemplazado por tipos de dosímetros más modernos, como el dosímetro personal electrónico (EPD).
Al igual que otros tipos de dosímetros de radiación personales , lo usan los trabajadores que están expuestos ocupacionalmente a la radiación, para que sus empleadores puedan llevar un registro de su exposición, para verificar que esté por debajo de los límites prescritos legalmente. Funciona midiendo la disminución de la carga electrostática en un conductor metálico en una cámara de ionización , debido a la ionización del aire en la cámara por radiación. Fue inventado en 1937 por Charles Lauritsen . [2]
El dosímetro debe recargarse periódicamente para restablecer la lectura de dosis cero después de haber estado expuesto a la radiación. Normalmente, se lee inmediatamente después de su uso y la dosis se registra para registrar la exposición del usuario. En algunas organizaciones, la posesión del dispositivo de recarga está limitada a los físicos sanitarios para garantizar un registro preciso de las exposiciones. Contiene un microscopio de baja potencia y una lente de iluminación que permiten la lectura directa de la exposición en cualquier momento apuntando la lente de iluminación a una fuente de luz y mirando a través del microscopio.
El dispositivo es sensible principalmente a los rayos gamma y X , pero también detecta la radiación beta por encima de 1 MeV . Se han fabricado versiones sensibles a los neutrones . [1]
Los dosímetros de fibra de cuarzo se fabrican en diferentes rangos. Los rangos de exposición ocupacional en tiempos de paz suelen medir hasta 500 mrem (5 mSv), lo que supera la dosis anual normal en Estados Unidos de 360 mrem (3,6 mSv). Los medidores de radiación radiactiva en tiempos de guerra miden hasta 500 rem (5 Sv), aproximadamente la dosis letal.
El dispositivo de fibra de cuarzo es un diseño de dosímetro más antiguo y presenta las siguientes desventajas: [3]
La susceptibilidad a la humedad se soluciona separando el pin de carga de la cámara de iones mediante un pequeño espacio. El dispositivo se coloca firmemente sobre el cargador, cerrando el espacio y permitiendo que el dosímetro se reinicie. Al soltar el dosímetro se desconecta el pin de carga de la cámara de iones, pero se produce un pequeño cambio en el cero que es relativamente impredecible.
El dosímetro de fibra de cuarzo es una forma robusta de un dispositivo llamado electroscopio de Lauritsen . [3] [4] Consiste en un cilindro sellado lleno de aire llamado cámara de ionización . En su interior hay una tira de electrodos de metal que está unida a un terminal en el extremo del bolígrafo para recargarse. El otro extremo del electrodo tiene una delicada fibra de cuarzo bañada en oro unida a él, que en reposo se encuentra paralela al electrodo. Los extremos de la cámara son transparentes y el microscopio está enfocado en la fibra.
Durante la recarga, el cargador aplica un alto voltaje de CC , generalmente alrededor de 150–200 voltios, [1] al electrodo, cargándolo con carga electrostática. La fibra de cuarzo, que tiene la misma carga, es repelida por la superficie del electrodo debido a la fuerza de Coulomb y se dobla alejándose del electrodo. Después de la carga, la carga permanece en el electrodo porque está aislado.
Cuando una partícula de radiación ionizante pasa a través de la cámara, choca con moléculas de aire, arrancando electrones de ellas y creando átomos con carga positiva y negativa ( iones ) en el aire. Los iones de carga opuesta son atraídos por el electrodo y neutralizan parte de la carga que tiene sobre él. La carga reducida en el electrodo reduce la fuerza sobre la fibra, haciendo que se mueva de nuevo hacia el electrodo. La posición de la fibra se puede leer a través del microscopio. Detrás de la fibra hay una escala graduada en unidades de radiación, con el punto cero en la posición de la fibra cuando está completamente cargada.
Dado que cada partícula de radiación permite que una cierta cantidad de carga se escape del electrodo, la posición de la fibra en cualquier momento representa la radiación acumulada que ha pasado a través de la cámara desde la última recarga. La recarga restaura la carga que se perdió y devuelve la fibra a su posición original desviada.
El cargador es una pequeña caja, que normalmente funciona con una batería. Contiene un circuito electrónico que eleva el voltaje de la batería hasta el alto voltaje necesario para la carga. La caja tiene un dispositivo que requiere que uno presione el extremo del dosímetro sobre el electrodo de carga . Algunos cargadores incluyen una luz para iluminar el electrodo de medición, de modo que la medición, el registro y la recarga se puedan realizar con un solo movimiento de rutina.
Las unidades con rangos mayores se fabrican agregando un capacitor conectado entre el electrodo y la carcasa. El capacitor almacena una mayor cantidad de carga en el dispositivo para un voltaje dado en el electrodo. Dado que cada partícula de radiación permite que escape una cantidad fija de carga, se requiere una mayor cantidad de partículas de radiación para mover la fibra una distancia determinada.
Una versión del dosímetro mencionado anteriormente sin la capacidad de lectura automática, llamada cámara de ionización de bolsillo o simplemente cámara de bolsillo , fue ampliamente utilizada en proyectos gubernamentales y militares de la Segunda Guerra Mundial y la posguerra, particularmente el Proyecto Manhattan . [1] Esta consistía en una cámara de ionización simple con un electrodo que recorría el centro, pero sin electroscopio para leer. En su lugar, la exposición se leía conectando el dispositivo a un electrómetro /cargador de precisión separado, que medía la disminución de carga en el electrodo y la mostraba en un medidor, antes de recargar el electrodo. Estos tenían la ventaja de que eran más simples, más resistentes y más baratos que el tipo electrómetro, pero tenían la desventaja (considerada deseable en algunas aplicaciones militares) de que el usuario no podía leer la exposición sin el electrómetro/cargador. Ya no se utilizan.
Un dispositivo similar, que se utiliza con el mismo cargador, es un medidor de velocidad . Se trata de un método económico para que el personal de defensa civil mida las tasas de radiación. Se mide la tasa de cambio del medidor de velocidad para una exposición cronometrada después de cargar el medidor de velocidad. Por lo general, se mide la lluvia radiactiva intensa durante un período de treinta segundos y la lluvia radiactiva ligera durante un período de diez minutos. El medidor de velocidad tiene dos escalas internas que leen el flujo de radiación directamente en rems para cada período.