Copia de DETECTORES Y DOSIMETROS - Gabriel Solis

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DETECTORES 
 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA 
Iztapalapa 
 
 
 DOSÍMETROS 
Y 
INTRODUCCIÓN 
Todos los métodos de detección de partículas, 
cargadas o no, y de radiación electromagnética 
se basan en sus interacciones con la materia. 
 
Estas interacciones pueden producir ionización 
primaria, secundaria o excitación de los 
electrones de los átomos del material. 
TIPOS DE DETECTORES 
Por el tipo de material sensible a la radiación 
los detectores pueden ser: 
 
 Gaseosos 
 Sólidos 
 Líquidos 
Detectores gaseosos 
 
 Cámara de ionización 
 Contador proporcional 
 Geiger-Müller 
Detectores sólidos 
 
• De centelleo 
• Inorgánicos 
• Orgánicos 
 
• Semiconductores 
 
Detectores líquidos 
• De centelleo 
• Orgánicos 
CÁMARA DE NIEBLA 
 Ideada por C.T.R. Wilson, se basa en el 
hecho de que el aire, a una temperatura dada 
puede retener sólo cierta cantidad de vapor 
de agua. Cuando se enfría súbitamente aire 
saturado con vapor de agua, el aire se vuelve 
sobresaturado, y si hubiere en él partículas 
de polvo, habría formación de gotitas sobre 
estos centros de condensación. 
 
 
 
Sí por la cámara estuviera moviéndose una 
partícula ionizante, muchos de los iones 
formados servirían de núcleos de condensación 
y la trayectoria de la partícula quedaría 
dibujada por una delgada fila de gotitas que al 
ser iluminadas lateralmente se observarían 
como una estela. 
Detectores de gas 
Se basan en la producción, separación y 
recolección de iones positivos y electrones de un 
gas, en un recipiente cerrado, sometido a una 
diferencia de potencial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Las partículas cargadas y la radiación 
electromagnética que atraviesan este gas 
experimentan colisiones inelásticas con átomos y 
moléculas, en cuyas colisiones los ionizan formando 
iones positivos y electrones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
GRÁFICA DE OPERACIÓN DE LOS 
DETECTORES GASEOSOS 
CÁMARA DE IONIZACIÓN 
• 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Trabajan con tensiones más elevadas 
 Se produce ionización secundaria. Los electrones 
secundarios acelerados producen una avalancha 
 El número de pares de la avalancha es proporcional 
a la ionización primaria 
 Se requiere el uso de un amplificador de pulsos de 
alta ganancia 
 Puede usarse para determinar la energía de 
partículas, rayos gamma de baja energía y rayos X 

Detectores Proporcionales 
Contador Geiger Müller (GM) 
 
 Todos los pulsos de salida 
tienen la misma amplitud 
 Informa sobre el número 
de partículas 
 Con diferente nivel de 
eficiencia se puede usar 
para cualquier tipo de 
radiación ionizante 
 Tiene bajo costo 
 
Características de los detectores G-M 
 
• Funcionan con voltajes más altos 
• Se produce ionización secundaria  electrones 
secundarios producen avalancha 
• El número de pares de la avalancha es proporcional a 
la ionización primaria 
• Requieren el uso de un amplificador de pulsos de alta 
ganancia 
• Pueden usarse para determinar la energía de 
partículas y radiación electromagnética (rayos-) de 
baja energía 
 
Detectores sólidos 
 De centelleo 
 a) orgánicos 
 b) inorgánicos 
 
 De semiconductor 
 
 
Detectores líquidos 
 Son los de centelleo orgánicos 
Detectores de centelleo 
(principio de funcionamiento) 
 La radiación incidente excita los átomos y 
molécula 
 Los estados excitados se desexcitan emitiendo luz 
visible 
 La luz llega a una superficie fotosensible 
arrancando fotoelectrones 
 Los e- se aceleran y multiplican para formar un 
pulso en el tubo fotomultiplicador 
 La forma de la señal eléctrica resultante permite 
discriminar entre diferentes partículas 
CENTELLADORES ORGÁNICOS 
 
Son mezclas de materiales orgánicos aromáticos 
 
Sólidos, p. ej. el antraceno 
Líquidos, p. ej. p-trifenil disuelto en tolueno 
Plásticos, p.ej. Polivinitolueno o poliestireno 
 
CENTELLADORES INORGÁNICOS 
 
Cristales (alcalino-halógeno) activados con impurezas 
p. ej. NaI:Tl 
Tubo fotomultiplicador 
DOSÍMETRO 
Dispositivo o material que permite 
evaluar la cantidad de radiación absorbida 
(dosis absorbida) 
Por extensión se aplica este término para 
dispositivos que permiten medir la 
exposición, dosis equivalente, etc. 
DOSÍMETROS 
 Absolutos: Miden la energía absorbida 
directamente, sin necesidad de calibrarlos 
(calorímetros, cámaras de ionización) 
 Secundarios: Deben ser calibrados para 
medir la energía absorbida (dosímetros 
químicos, dosímetros de estado sólido) 
 
Dosímetros 
De acuerdo a su uso pueden ser: 
 De bolsillo 
 De solapa 
 De anillo 
 Tipo pluma 
 
Por el principio de operación: 
Fotográfico 
Tipo condensador 
Termoluminiscente 
Químico 
 
Por la forma de obtención de la lectura: 
Integrador o pasivo 
Activo 
 
 
DOSÍMETROS 
 CLASIFICACIÓN 
 
En función de su utilización: 
I. De bolsillo 
II. De solapa 
III. De mano 
IV. Tipo pluma 
Por el procedimiento 
para medir la dosis: 
 
A. Película fotográfica 
 
B. Termoluminiscente 
 
C. Tipo condensador 
(de bolsillo) 
 
A 
C 
B 
En general: 
 
i. Dosímetro integrador o pasivo 
 
 
 
ii. Dosímetro activo 
Dosímetros personales 
Dosímetros que 
utiliza el POE 
durante el 
desarrollo de su 
trabajo 
 Deben ser pequeños, fáciles de llevar en la ropa de trabajo, mecánicamente 
resistentes y de bajo costo 
Requisitos para los dosímetros personales 
 
 El intervalo de respuesta debe extenderse desde 0.1 mSv hasta 10 Sv 
 La respuesta debe ser, en lo posible, independiente de la orientación del 
dosímetro 
 La dosis de rayos-X y gamma debe ser medida independientemente de 
cualquier otro tipo de radiación 
 Deben tener un desvanecimiento bajo 
 La respuesta del dosímetro debe ser estable bajo condiciones ambientales 
normales 
 La lectura del dosímetro debe ser rápida, sencilla y suficientemente exacta 
MÉTODOS DE 
DOSIMETRÍA PERSONAL 
Para determinar la exposición, la 
dosis, la dosis equivalente o la 
rapidez de estas magnitudes que 
recibe el POE, se utilizan 
dispositivos denominados: 
 DOSÍMETROS PERSONALES 
Tipos de dosímetros personales más comunes: 
 Dosímetros tipo condensador 
(dosímetros de bolsillo) 
 Dosímetros de película 
fotográfica 
 Dosímetros termoluminiscentes 
 Dosímetros electrónicos 
Consisten de una pequeña 
cámara de ionización tipo 
integrador de forma cilíndrica 
llena de aire ( 2 cm3) y provista 
de un electrodo central 
Dosímetros tipo condensador 
(dosímetros de bolsillo) 
 
CARGADOR DE 
DOSÍMETROS 
Dosímetros tipo condensador 
(dosímetros de bolsillo) 
 
0 50 100 
150 200 
mR mR 
0 50 100 150 
200 
PARED METALICA O DE 
PLASTICO 
FIBRA 
DE 
CUARZO 
ESCALA GRADUADA 
OBJETIVO LENTES ALAMBRE (FIJO) 
ELECTRODO 
VENTANA 
Dosímetros tipo condensador 
(dosímetros de bolsillo) 
 
 Se usan como dosímetros secundarios en áreas 
controladas 
 Su respuesta no es lineal fuera de la escala 
calibrada 
 Pueden descargarse cuando se caen o golpean 
 Cualquier fuga de carga produce una lectura 
(3% en 48 h) 
 
Dosímetros tipo condensador 
(dosímetros de bolsillo) 
 
 Dosímetros de película fotográfica 
 Consiste de un paquete de dos placas fotográficas (una de alta y otra 
de baja sensibilidad), protegidas de la luz y colocadas en un chasis 
 Las películas constan de una base de acetato de celulosa o de 
algún plástico revestida de una emulsión fotosensible (AgBr) 
 La radiación ioniza las moléculas de AgBr y los iones de Ag+ 
se agrupan en conglomerados microscópicos que producen la 
imagen latentela cual al ser revelada provoca un oscurecimiento 
de la película 
 El revelado consiste en la reducción de los iones Ag+ a Ag0 
 Una vez revelada la imagen latente, se lava la película para eliminar 
los iones Ag+ no reducidos, se fija la imagen y se seca la película 
Plomo Cobre 
Ventana 
Aluminio 
Cadmio 
Sobre con la 
película 
Dosímetros de película fotográfica 
 Lectura de los dosímetros de película 
 El grado de oscurecimiento de la película se llama 
densidad óptica y se expresa como el logaritmo de la 
luz transmitida. Se lee con un densitómetro. 
D = log (I0 / I) 
Donde: 
I0 = intensidad de la luz sin película 
I = intensidad de la luz con la película interpuesta 
DENSITÓMETRO 
PELÍCULA 
LENTE DE 
ENFOQUE 
CELDA FOTOELÉCTRICA 
FUENTE DE LUZ 
 Interpretación de los dosímetros de película 
 La densidad óptica se relaciona 
cuantitativamente con la exposición o la dosis 
absorbida para obtener una curva 
característica llamada curva de Hurter. 
Al interpolar el valor de la densidad óptica 
leída, se obtiene la dosis o la exposición. 
DOSÍMETROS DE PELÍCULA 
 EMULSION A BASE DE AgBr 
 DENSIDAD OPTICA = log (I0/I) 
 ÚTILES PARA RADIACIÓN  Y RAYOS-X (40200 keV) 
 
 BAJA ESTABILIDAD EN AMBIENTES HÚMEDOS Y 
CALUROSOS (HONGOS Y BACTERIAS, DESTRUCCIÓN POR 
PEGARSE A LA ENVOLTURA) 
 DESVANECIMIENTO ALTO 
 UMBRAL DE DETECCIÓN ALTO 
 RESPUESTA DEPENDIENTE DE LA ENERGÍA 
 ERROR DE LECTURA: 20  30% 
TERMOLUMINISCENCIA 
Emisión de luz por un material, al calentarlo por 
debajo de su temperatura de incandescencia, 
habiendo sido previamente irradiado. 
CURVAS TERMOLUMINISCENTES 
INTENSIDAD TL (u.a.) 
50 100 150 200 250 300 
TEMPERATURA ( C) 
7 
6 
5 
4 
3 
2 
1 
0 
CaF2:Mn 
LiF:Mg,Ti CaSO4:Dy 
DOSIMETRÍA TERMOLUMINISCENTE (DTL) 
La DTL se basa en el hecho de que la cantidad de 
luz emitida por el material irradiado, es proporcional 
a la cantidad de radiación recibida. 
MATERIALES TERMOLUMINISCENTES 
LiF:Mg,Ti 
LiF:Mg,Cu,P 
Li2B4O7:Mn 
CaSO4:Dy 
BaSO4:Eu 
Al2O3:C 
ZrO2:Tb 
CARACTERÍSTICAS DE LOS 
DOSÍMETROS TERMOLUMINISCENTES 
 No necesitan empaque especial 
 La dosimetría se puede efectuar prácticamente en un punto 
 Cubren un amplio intervalo de dosis 
 Son casi equivalentes al tejido (los más usuales) 
 Tienen bajo desvanecimiento (los más usuales) 
 No necesitan conexiones entre el dosímetro y el equipo de lectura 
 Son casi independientes de la rapidez de dosis 
 Son sensibles a cualquier tipo de radiación 
 Se pueden usar varias veces y son baratos 
LECTURA DE LOS DTL 
LECTURA DE LOS DTL 
INTERPRETACIÓN DE LOS DTL 
Para conocer la dosis 
absorbida por un DTL es 
necesario construir 
previamente una curva de 
calibración, sometiendo 
varios dosímetros a 
cantidades de radiación 
conocidas y trazando la 
curva correspondiente. 
Una vez obtenida la ecuación de esta curva, se puede interpolar 
cualquier lectura y determinar la dosis recibida por el dosímetro. 
DOSÍMETROS ELECTRÓNICOS 
 Mide dosis en tiempo real 
 Mide dosis superficial Hs(0.07) y 
dosis a profundidad Hp(10) 
 Usa tres detectores de silicio 
 Cuenta con cuatro canales de 
conteo 
Dosímetro digital Siemens 
DOSÍMETROS ELECTRÓNICOS 
 Es pequeño y ligero (56 g) 
 Usa un detector semiconductor de silicio 
 Detecta rayos-X y radiación gamma 
 Cubre un intervalo de energía de 20 – 200 keV 
 Mide dosis en tiempo real 
 Cubre un intervalo de dosis de 0 a 9999 µSv 
 Tiene batería de larga duración (> 600 h) 
Dosímetro digital Aloka 
DOSÍMETROS ELECTRÓNICOS 
 Usa un detector de estado sólido (diodo de silicio) 
 Detecta rayos-X y radiación gamma 
 Mide dosis y rapidez de dosis en tiempo real 
 Detecta fotones desde 20 keV a 6 MeV 
 Tiene una respuesta lineal a 1000 R/h 
 Tiene alarma visual y auditiva 
Tiene memoria interna (histograma) 
Dosímetro DMC 2000 S Victoreen 
DOSÍMETROS ELECTRÓNICOS 
Ventajas: 
 Lectura en tiempo real de la dosis o la tasa de dosis 
 No necesitan lector externo 
 Puede incorporárseles alarma programable 
 Conexión directa a un sistema de cómputo 
 Almacenamiento de datos del usuario 
 Registro de dosis por intervalo de tiempo 
 Registro de picos de dosis o de tasa de dosis 
 
 
DOSÍMETROS ELECTRÓNICOS 
Desventajas: 
 
 Mayor tamaño y peso 
 
 Mayor costo 
 
 Susceptibilidad a campos magnéticos 
y eléctricos externos 
 Funciones adicionales: 
 
Almacenamiento de los datos del usuario 
 
 Registro de dosis por intervalo de tiempo 
 
 Registro de picos de dosis/tasa de dosis 
GRACIAS POR SU ATENCIÓN