Un dosímetro de radiación es un dispositivo que mide la dosis absorbida por la radiación ionizante externa . Lo lleva la persona que está siendo monitoreada cuando se utiliza 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 especificada o una dosis acumulada. Otros dosímetros, como los termoluminiscentes o de película, requieren un procesamiento después del uso para revelar la dosis acumulada recibida y no pueden dar una indicación actual de la dosis mientras se usan.
El dosímetro personal de radiación ionizante es de fundamental importancia en las disciplinas de la dosimetría de radiación y la física de la salud radiológica y se utiliza principalmente para estimar la dosis de radiación depositada en un individuo que usa el dispositivo.
Los daños que causa la radiación ionizante al cuerpo humano son acumulativos y están relacionados con la dosis total recibida, cuya unidad del SI es el sievert . Los radiólogos , los trabajadores de plantas de energía nuclear , los médicos que utilizan radioterapia , los trabajadores que manipulan materiales peligrosos y otras personas que se encuentran en situaciones que implican la manipulación de radionucleidos suelen tener que llevar dosímetros para poder llevar un registro de la exposición ocupacional. Estos 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 suelen llevar en la parte exterior de la ropa; un dosímetro de "cuerpo entero" se lleva 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 llevar dosímetros adicionales para evaluar la dosis en las extremidades o en campos de radiación que varían considerablemente según la orientación del cuerpo respecto de la fuente.
El dosímetro electrónico personal, el tipo más utilizado, es un dispositivo electrónico que tiene una serie de funciones sofisticadas, como la monitorización continua que permite emitir alarmas a niveles preestablecidos y la lectura en directo de la dosis acumulada. Son especialmente útiles en zonas de dosis elevadas donde el tiempo de permanencia del usuario es limitado debido a las restricciones de dosis. El dosímetro se puede reiniciar, normalmente después de tomar una lectura para fines de registro, y, por lo tanto, se puede reutilizar varias veces.
Los dosímetros de transistores de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor [1] se utilizan actualmente 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 [ aclaración necesaria ] ).
2. El tamaño físico del MOSFET cuando está empaquetado es inferior a 4 mm.
3. La señal posterior a la radiación se almacena de forma permanente y es independiente de la tasa de dosis.
El óxido de compuerta del MOSFET , que tradicionalmente es 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 umbral del MOSFET. Este cambio en el voltaje umbral es proporcional a la dosis de radiación. También se proponen dieléctricos de compuerta de alto k alternativos como el dióxido de hafnio [2] y los óxidos de aluminio como dosímetros de radiación.
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. Estos dosímetros se vendían en exceso y un formato utilizado por los submarinistas y los trabajadores nucleares se parecía a un reloj de pulsera verde oscuro que contenía los componentes activos y un diodo IR altamente sensible con extremos de cable montado en el chip de vidrio LiF2 dopado que, cuando el conjunto se calienta con precisión (de ahí su termoluminiscencia), emite la radiación almacenada como luz infrarroja de banda estrecha hasta que se agota [3]. 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 guardada en la oscuridad puede proporcionar datos científicos valiosos. [4]
Los dosímetros de placa de película son de 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. En la actualidad, han sido reemplazados en su mayoría por dosímetros personales electrónicos y dosímetros termoluminiscentes.
Estos utilizan la propiedad de una fibra de cuarzo para medir la electricidad estática que retiene la fibra. Antes de que el usuario los use, se carga un dosímetro a 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, de ese modo, indique la cantidad de dosis recibida en una escala graduada, que se ve mediante un pequeño microscopio incorporado. [5] 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 de seguridad para determinar la exposición a la radiación.
Actualmente han sido reemplazados en gran medida por dosímetros electrónicos personales para monitoreo a corto plazo.
Estos utilizan un tubo Geiger-Muller convencional, típicamente un ZP1301 o un tubo compensado de energía similar, que requiere entre 600 y 700 V y componentes de detección de pulsos. La pantalla en la mayoría es un tipo de burbuja o LCD en miniatura con 4 dígitos y un chip integrado de contador discreto como 74C925/6. [ cita requerida ] Las unidades LED generalmente tienen un botón para encender y apagar la pantalla para una mayor duración de la batería y un emisor de infrarrojos para la verificación y calibración del conteo. El voltaje se deriva de un módulo independiente con pines o extremos de cable que a menudo utiliza un transistor unijunción que impulsa una pequeña bobina elevadora y una etapa multiplicadora. Si bien es costoso, es confiable a lo largo del tiempo y especialmente en entornos de alta radiación, compartiendo esta característica con los diodos túnel, aunque se sabe que los encapsulantes, inductores y capacitores se rompen internamente con el tiempo. [ cita requerida ] Estos tienen la desventaja de que la dosis almacenada en becquerelios o microsieverts es volátil y desaparece si se desconecta la fuente de alimentación, aunque puede haber un condensador de baja fuga para preservar la memoria durante períodos cortos sin una batería. Debido a esto, la mayoría de las unidades utilizan baterías de larga duración y contactos de alta calidad. Las unidades de diseño reciente registran la dosis a lo largo del tiempo en una memoria no volátil, como un chip 24C256, para que pueda leerse a través de un puerto serie.
La magnitud 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 específico suele estar dado por la posición en la que se lleva el dosímetro del individuo. [6]
Se trata de una lectura real obtenida a partir de un monitor de dosis gamma ambiental o un dosímetro personal. El dosímetro se calibra 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. 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 se suele incluir en los registros de dosis externa para los trabajadores expuestos a la radiación ocupacional.
El dosímetro desempeña 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.
El maniquí de "losa" se utiliza para representar el torso humano en la calibración de dosímetros de cuerpo entero. Esto reproduce los efectos de dispersión y absorción de radiación del torso humano. El Organismo Internacional de Energía Atómica afirma que "el maniquí de "losa" tiene una profundidad de 300 mm × 300 mm × 150 mm para representar el torso humano". [7]
Los procesos de fabricación que tratan productos con radiaciones ionizantes, como la irradiación de alimentos , utilizan dosímetros para calibrar las dosis depositadas en la materia que se irradia. Estos suelen tener un rango de dosis mayor que los dosímetros personales, y las dosis se miden normalmente en la unidad de dosis absorbida : el gray (Gy). El dosímetro se coloca sobre o junto a los artículos que se irradian durante el proceso como validación de los niveles de dosis recibidos.
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