Protección
Radiológica
Las radiaciones ionizantes
tienen múltiples aplicaciones beneficiosas para el hombre, pero si son
utilizadas inadecuadamente pueden producir efectos perjudiciales en la salud de
las personas y en el medio ambiente. Por ello es necesario disponer de un
sistema de protección radiológica, que regule el uso de las radiaciones
ionizantes.
Detectores
de Radiación
Los
órganos o sentidos de que está dotado el ser humano no le permiten detectar la
presencia de un campo de radiación ionizante. Debido a esta carencia, ha sido
necesario recurrir a dispositivos que sean capaces de detectar la presencia de
radiación ionizante y permitan trabajar con ella, disfrutando de una adecuada
protección radiológica. Al atravesar un medio material, la radiación
interacciona con éste cediéndole energía, provocando una serie de efectos a
través de los cuales es posible su medida. Estos efectos son:
-
ionización de gases
-
ionización de la materia
-
excitación de luminiscencia de sólidos
-
alteraciones biológicas
La ionización de gases da lugar a pares de cargas de distinto
signo que en condiciones normales tienden a su recombinación. El detector debe
de disponer de un campo eléctrico lo suficientemente fuerte que evite la
recombinación a la vez que recoja estas cargas: detectores de ionización
gaseosa.
La ionización de ciertos materiales da lugar a procesos
irreversibles (ennegrecimiento) que posteriormente pueden ser medidos por
métodos químicos: dosímetros de película fotográfica.
Las excitaciones provocadas por la radiación en ciertos materiales
da lugar a fenómenos de luminiscencia que pueden ser medidos convirtiendo la
luz en corriente eléctrica. El fenómeno de luminiscencia puede darse
inmediatamente tras el paso de la radiación: detectores de centelleo, o
bien queda diferida en el tiempo hasta que el material es activado
térmicamente: detectores de termoluminiscencia.
La energía
cedida por la radiación puede provocar alteraciones cromosómicas en linfocitos
de sangre periférica que pueden ser detectadas: test de aberraciones
cromosómicas y test de micronúcleos.
Un detector de radiación es
cualquier medio material activo o pasivo que nos permite registrar alguna
propiedad de un campo de radiación ionizante.
Llamaremos detector “activo” a aquel que necesita un sistema electrónico
de lectura en funcionamiento mientras es irradiado para obtener la señal. (i.e.
cámara de ionización de aire)
Consideraremos
detector “pasivo” a aquel que puede ser utilizado sin necesidad de registro electrónico
durante el proceso de irradiación. (i.e. placa fotográfica)
Las
corrientes generadas en las cámaras de ionización suelen ser de muy bajo valor,
del orden de 10-12 amperes, lo que impone precauciones especiales para su
medición.
Debido a la muy pequeña cantidad de cargas
eléctricas puestas en juego por cada interacción de partículas ionizantes del
campo de radiación con la cámara de
ionización, la amplitud de los correspondientes impulsos eléctricos resulta muy
pequeña; por esta razón, no resulta práctico utilizar este tipo de detectores
para el contaje de eventos.
Las
cámaras de ionización se emplean fundamentalmente para la determinación de la
intensidad de campos de radiación; en efecto, la intensidad media de corriente
a través de cámara de ionización resulta directamente proporcional a la tasa de
fluencia de las partículas y a la energía de las mismas, ya que al
incrementarse cualquiera de ellas, aumenta el número de iones generados y,
consecuentemente, la intensidad media de corriente.
Los
detectores se dividen dependiendo de si
la señal se detecta de modo “directo” a través de la ionización en el medio
material, o bien se detecta “indirectamente” (i.e.primero se produce luz que ha
de ser posteriormente convertida en señal eléctrica)
-Detección
directa de radiación (rayos X y partículas cargadas): cámara de ionización
-Detección
indirecta de radiación (rayos X y partículas cargadas): centelleador
De acuerdo a: (Lagos 2013,
p.79-180) “Las rayos gama y los rayos x que corresponden a fotones más
enérgicos, son capaces de ionizar un átomo alejando electrones de sus
correspondientes núcleos, los fotones de radiación ultravioleta, con energías
algo menores, pueden descomponer moléculas y los fotones de radiación visible,
solo pueden modificar los estados de vibración y rotación de las moléculas” 1
Podemos
también dividir a los detectores dependiendo de si la señal que ofrecen es el
resultado de integrar todos los efectos de múltiples interacciones individuales
(“integradores”) o bien detectores que funcionan en base a las interacciones de
una sola partícula individual (“contadores”)
Obviamente,
la detección de la presencia de radiación ha de basarse en los efectos que
produce sobre la materia. No estando dotado el organismo de sentidos para ello,
ha de recurrirse a instrumentos adecuados capaces de detectar e incluso hacer
visibles las partículas fundamentales subatómicas.
Su
complejidad va, desde el conocido contador Geiger portátil hasta cámaras de 7
destellos o de burbujas con el tamaño de una habitación, empleadas por los
físicos de altas energías. Puesto que el efecto principal causado por las
radiaciones es la ionización, uno de los primeros detectores que se empleó en
física nuclear fue la cámara de ionización que está formada esencialmente por
un recipiente cerrado que contiene un gas y dos electrodos con potenciales
eléctricos diferentes.
De los
detectores basados en la ionización gaseosa, uno de los más versátiles y
utilizados es el contador de Geiger-Müller, desarrollado en 1928. En él, el
tubo detector está lleno de un gas o mezcla de gases a baja presión. Los
electrodos son la delgada pared metálica del tubo y un alambre fino de
volframio situado longitudinalmente en su eje. Un fuerte campo eléctrico
establecido entre los electrodos acelera los iones producidos por la radiación,
que colisionan con átomos del gas liberando electrones y produciendo más iones.
Si la tensión entre los electrodos se hace suficientemente grande, la corriente
cada vez mayor producida por una única partícula desencadena una descarga a
través del contador. El pulso causado por cada partícula se amplifica
electrónicamente y hace funcionar un altavoz o un contador mecánico o
electrónico.
Otros contadores, llamados de centelleo, se
basan en la ionización producida por partículas cargadas que se desplazan a
gran velocidad en determinados sólidos y líquidos transparentes, conocidos como
materiales centelleantes (diferentes sustancias orgánicas e inorgánicas, como
plástico, sulfuro de cinc, yoduro de sodio o antraceno). La ionización produce
destellos de luz visible que son captados por un tubo fotomultiplicador, un
tipo de célula fotoeléctrica, de forma que se convierten en pulsos eléctricos
que pueden amplificarse y registrarse electrónicamente. En numerosos campos de
la investigación actual, el contador de centelleo resulta superior a todos los
demás dispositivos de detección.
De acuerdo a: (Cabrera 2014,
p 112) “Las radiaciones de
todo espectro obedecen al mismo proceso físico, pero difieren en el resultado
de su interacción con la materia.”2
Para
contabilizar la cantidad de radiación recibida por una persona (la dosis)
también se emplean emulsiones dosimétricas, más gruesas y menos sensibles a la
luz visible que las empleadas en fotografía, en las que los granos de plata
ionizados adquieren un color negro cuando se revela la emulsión, pudiendo
establecerse una relación directa entre el ennegrecimiento y la cantidad de
radiación recibida. Otros dosímetros se
basan en el empleo de materiales plásticos termoluminiscentes, en los
que se libera luz visible al ser calentados, mediante un proceso que implica
dos pasos:
1) la
ionización inicial hace que los electrones de los átomos del material se
exciten y salten de las órbitas internas de los átomos a las externas
2) cuando se calienta el material y los
electrones vuelven a su estado original, se emite un fotón de luz, que puede
ser amplificado y medido al igual que se hacía con los materiales de centelleo.
Referencias Bibliográficas
1. Lagos 2013, Rayos Gamma [En línea].
Acceso el 22 de octubre de 2015. Disponible en: http://es.slideshare.net/VenArroyo/clase-7-bases-tericas1
2. Cabrera 2014, Las radiaciones [En
línea].
Acceso el 22 de octubre de 2015. Disponible en:
http://es.slideshare.net/VenArroyo/citas-y-referencias-49696625
No hay comentarios.:
Publicar un comentario