DETECCION DE RADIACIONES IONIZANTES

Radiodiagnóstico y RadioterapiaMedicina Nuclear

Facultad de Ingeniería - UNER

Detectores. Clasificación.

- Según el tiempo en que se obtiene la información

- Según fenómeno físico

- Inmediatos- Diferidos o retardados

- Por ionización- Por excitación de niveles atòmicos o moleculares

Inmediatos Diferidos

Ionización Gaseosos y de estado sólido

De película radiográfica

Excitación centelleadores luminiscentes

DETECTORES GASEOSOS

• Esquema

Recinto conteniendo un gas, sometido a campo eléctrico producido por HV.Cuando se expone a campo de radiación, las partículas ionizantes interactúan con gas generando pares de iones. Estos iones se aceleran en dirección a electródos polarizados con signo contrario. Se genera corriente eléctrica.Fig. 7.1 - Cherry

• Curva característica de IonizaciónPares de iones colectados POR EVENTO vs. HV de polarizaciòn

IONIZACIÒN PRIMARIAZONA I Si HV = 0, Ionización, los iones se recombinan. Al aumentar HV, los iones adquieren > aceleración en el campo E Y disminuye la probabilidad de recombinación.ZONA II, se satura la ionización primaria y puede colectarse una . CÀMARA DE IONIZACIÒN mide una la corriente proporcional a la ACTIVIDAD.

IONIZACIÒN SECUNDARIA – AMPLIFICACIÒN GASEOSAZONA III, zona proporcional, Ionización 1RIA -> Ionización 2RIA

La amplitud de los pulsos obtenidos es proporcional a la energia transferida por la partícula ionizante CONTADOR PROPORCIONAL sirve para realizar espectrometría.

ZONA IV, zona de proporcionalidad restringida. (SIN APLICACIÒN)

ZONA V, zona Geiger o de AVALANCHA. Todo el volumen del gas se ioniza. La amplitud de los pulsos es independiente de la energía de la partícula ionizante y de la clase de partìcula.CONTADOR GEIGER

ZONA VI, zona de descarga continua. (SIN APLICACIÒN) SE DESTRUYE EL DETECTOR

• INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN SEGÚN ZONA DE IONIZACIÓN

CÁMARA DE IONIZACIÓN

CONTADOR PROPORCIONAL

CONTADORGEIGER

Diagrama en Bloques de Detectores Gaseosos

• RECORDEMOS:

Esquema de carga y descarga del tubo CIRCUITO RC

El capacitor C bloquea la alta tensión de polarización

No se modifican la amplitud Vp ni la duración

El STRETCHER aumenta la duraciòn y puede o no modificar la amplitud.

El inversor es sólo a efectos didàcticos

Tiempo de Recuperación: tiempo para que se entregue otro pulso de amplitud máxima

Tiempo Muerto: tiempo desde un evento hasta que otro sea detectable

Tiempo de Resolución: tiempo desde un evento hasta que otro sea de amplitud mayor a Vu.

A actividades altas se pierden cuentas por tiempo muerto.

Tm: 100-200 useg para GM

•Determinación del Tiempo Muerto.

• Corrección por Tiempo Muerto

Monitores Ambientales

CÁMARA DE IONIZACIÓN

Sistema de Medición:

V: Voltaje de Polarización de la CIA: electrómetro, mide la carga acumulada

CÁMARA DE IONIZACIÓN

CÁMARA DE IONIZACIÓN

CONTADOR PROPORCIONALTrabajan en zona de Ionización 2RIA o Amplificación gaseosa.

El número total de cargas despúes de la multiplicación es PROPORCIONAL al número inicial de cargas (iones 1RIOS)

Mayor señal que en CI. Señal proporcional a la energía de la radiación incidente. -> útil para espectrometría.

CONTADOR GEIGER

QUENCHING o Apagado del Contador GM

-Quenching QuímicoGases órganicos o halógenos, que proveen e- al gas para

recombinar iones positivos y recargar el tubo.Limita la vida útil del tubo aprox. 108 – 109 eventos, por agotamiento del gas “quencher”.

-Quenching ElectrónicoMediante una fuente de corriente se recarga el tubo luego

de detectado un evento.

Eficiencia de los Detectores Gaseosos

Eficiencia = N° de eventos detectados N° de eventos emitidos por la fuente

Según la naturaleza de la radiación ionizante, la eficiencia de estos detectores:

-Partículas Alfa: Ef = 100% (requieren ventana de mica en tubo)

-Partículas Beta: Ef 90%

-Fotones: Ef = 1 – 2 %

Contador GM. Ventajas y desventajas

VENTAJAS DESVENTAJAS-Diseño simple.

-Invulnerable a cambios ambientales (presión, temperatura)

-No permite hacer discriminación en Energía.

-Bajo Rango dinámico (por alto tiempo muerto).

Detectores de Estado Sólido• Materiales pueden clasificarse según su

conductividad eléctrica en Aislantes / Semiconductores / Conductores.

Materiales Semiconductores

• Esquema detector de Estado Sólido

En Pizarrón

• Ventajas– Lectura directa– Sensibles– Pequeñas dimensiones– Posible impermeabilidad al

agua– Muy buena resolución en

energías, por lo que se emplea en espectrometría de alta resolución.

• Desventajas– REQUIERE ENFRIAMIENTO

que ES COSTOSO!!– Sensibilidad puede cambiar

--> necesaria re-calibración– Necesario observar

procedimientos sistemáticos de QA

– No se emplean en MN.

Detector de Estado Sólido. Ventajas y desventajas

Sistema Detector de Estado Sólido de Germanio HiperPuro

Enfriamiento por N2 líquido

Se utiliza en laboratorios para espectrometría gamma.

Dosímetros

Son dispositivos que miden EXPOSICIÓN.

Algunos dosímetros:- Película Radiográfica.- Luminiscentes (TLD y OSL).- Electrostático.

Película o Film Radiográfico

• Principio: una capa plástica fina (Base, 200 m) cubierta con una emulsión sensitiva de cristales de Ag-Br en gel (10-20 m)

• Durante la irradiación se ioniza el AgBr, y se reduce la plata. Imagen latente.

• Revelado del film.• Medición de la densidad óptica (OD) mediante

un densitómetro

OD es función de la Exposición!!

Curva característica del film

Dosímetros Termoluminiscentes ( TLD)

Principio físico

Curva de Glow o de termoluminiscencia

Materiales empleados en TLDs de uso médico

Lectura de TLD:Excitando al material con calor los e- salen de las trampas emitiendo luz.La luz emitida es función de la dosis absorbida por el dosimetro.

Sistema de lectura de TLD

TLD. Ventajas y desventajasVENTAJAS DESVENTAJAS

-Pequeños. Son portátiles. No requieren cables.-Número atómico similar al del tejido equivalente.-Persistencia de la señal por períodos de tiempo largos (sin realizar la lectura).-Eficiencia es independiente de la temperatura.-Fácil de evaluar y método automatizado.Puede ser reutilizado cientos de veces.

-Necesita calibración.

-Pérdida de información con la lectura. No se puede releer.

Dosímetro OSL (optically stimulated luminescence)

• Similar a TLD, pero e- se liberan de las trampas excitando con luz (láser) emitiendo luz visible.

• Material

Cristal OSL 0,4 mm x 3mm Fibra óptica para lectura

Dosímetro electróstatico (o lapicera)• Tiene forma de lápiz.• Mide la exposición de la persona que lo usa.• Se carga aprox a 200V. • Al ser irradiado la CI se va descargando, moviendo la fibra de cuarzo.• Por el lente, se observa la medición de la exposición desde la última

recarga. La recarga reestablece la lectura a cero.

Dosimetros

Cargador

Para RX y R Gamma

Escalas disponibles:

• 0 – 200mR• 0 – 200R•0 – 600R

Dosímetros personales