Interacciones de Fotones

Efecto Fotoeléctrico

Ocurre a bajas energías y en materiales de alto número atómico. El fotón es absorbido, transfiriendo su energía a un electrón.

Efecto Compton

Ocurre a energías intermedias. El fotón colisiona con un electrón, pierde parte de su energía y es dispersado.

Producción de Pares

Ocurre a altas energías (E > 1.022 MeV). El fotón se convierte en un par electrón-positrón.

Interacciones de Partículas Cargadas

Partículas pesadas que siguen trayectorias rectas. Depositan la mayor parte de su energía al final del recorrido.

Detectores Gaseosos (6 Regiones de Operación)

Recombinación

Voltaje bajo. Sin uso práctico.

Saturación (Cámara de Ionización)

Voltaje suficiente para recolectar las cargas primarias. Uso principal: Dosimetría (activímetros).

Proporcional (Contador Proporcional)

Multiplicación de gas. Señal amplificada. Uso principal: Espectroscopía.

Proporcionalidad Limitada

Sin uso práctico.

Geiger-Müller (Contador GM)

Voltaje alto. Produce un pulso grande de tamaño uniforme, independiente de la energía de la radiación incidente. Son muy sensibles, detectan contaminación, pero no proporcionan información energética. Presentan tiempo muerto.

Descarga Continua

El voltaje provoca una descarga que daña el detector.

Detectores Semiconductores

Funcionan creando pares electrón-hueco en materiales como Silicio (Si) o Germanio (Ge). Requieren la creación de una zona de deplexión (o agotamiento).

Ventajas

• Mayor eficiencia.
• Resolución energética superior (mejorada por el bajo factor de Fano).

Tipos

Detectores de Germanio de Alta Pureza (HPGe), que generalmente deben ser enfriados criogénicamente.

Detectores de Centelleo

Dispositivos que emiten luz visible (centelleo) al absorber la energía de la radiación ionizante.

Proceso de Detección

1. La radiación excita el material centellador.
2. El material se desexcita emitiendo fotones de luz visible o UV.
3. Un activador (impureza) facilita este proceso.
4. La luz es guiada hacia un fotodetector.
5. El fotodetector convierte la luz en una señal eléctrica.

El Fotodetector (Tubo Fotomultiplicador – PMT)

Generalmente un tubo de vacío. La luz incide en un fotocátodo, liberando electrones por efecto fotoeléctrico. Estos electrones son acelerados hacia una serie de electrodos (dínodos), donde cada colisión provoca una multiplicación de electrones. La amplitud del pulso eléctrico final es proporcional a la energía depositada en el cristal centellador.

Dosimetría Ambiental

Se utilizan monitores de área fijos o detectores portátiles para medir la radiación en el entorno de trabajo.

Dosimetría Personal

Herramienta clave para la implementación del principio ALARA (As Low As Reasonably Achievable).

Dosímetros Pasivos

Integran la dosis acumulada a lo largo de un periodo de tiempo. No proporcionan una lectura en tiempo real.

Tipos de Dosímetros Pasivos

Termoluminiscentes (TLD)

Utilizan cristales que «atrapan» electrones en su red cristalina al ser irradiados. Al calentarlos en un lector, los electrones son liberados y emiten luz cuya intensidad es proporcional a la dosis recibida.

Ópticamente Estimulados (OSL)

Principio similar al TLD, pero los electrones son liberados mediante estimulación con luz láser. Son más sensibles y permiten ser releídos.

Dosímetros Activos (Electrónicos)

Basados en detectores de semiconductor (generalmente diodos de silicio). Proporcionan una lectura instantánea de la dosis y de la tasa de dosis. Son ideales para el control en tiempo real de los procedimientos y la optimización de las prácticas de trabajo, a menudo incluyendo alarmas programables.

Detectores de Neutrones

Su detección es inherentemente indirecta. El principio fundamental es inducir la interacción del neutrón con un núcleo atómico para producir partículas cargadas que sí sean detectables.

Tipos de Neutrones y Estrategias de Detección

Neutrones Térmicos (Lentos)

Se detectan mediante reacciones nucleares que poseen una alta sección eficaz (ej. Boro-10 o Helio-3).

Neutrones Rápidos

Debido a su baja probabilidad de interacción, la estrategia consiste en moderarlos (ralentizarlos) haciéndolos colisionar con núcleos ligeros, para luego detectarlos con un detector de neutrones térmicos. Un ejemplo común son las esferas de Bonner.

Interpretación de Lecturas Dosimétricas

Magnitudes de Protección (ICRP)

Incluyen la Dosis Efectiva (E) y la Dosis Equivalente (H_T). Son magnitudes limitadas por la legislación, pero no son medibles directamente en un individuo.

Magnitudes Operacionales (ICRU)

Son las magnitudes para las cuales los dosímetros están calibrados. Actúan como estimadores conservadores de las magnitudes de protección.

Tipos de Magnitudes Operacionales

Para la Vigilancia de Área

Dosis Equivalente Ambiental, H*(10). Es la dosis equivalente que se produciría a 10 mm de profundidad en la esfera ICRU.

Para la Vigilancia Personal

• Dosis Equivalente Personal, H_p(10): Estima la dosis en órganos profundos causada por radiación penetrante.
• Dosis Equivalente Personal, H_p(0.07): Estima la dosis en la piel causada por radiación poco penetrante.

Nota: La lectura de un dosímetro personal de 1 mSv implica que la magnitud operacional H_p(10) fue de 1 mSv, lo que se acepta legalmente como una estimación segura de la Dosis Efectiva recibida por el trabajador en ese periodo.