PRINCIPIOS DE LOS DETECTORES DE RADIACION

Los detectores de radiaciones ionizantes pueden clasificarse en detectores inmediatos o retardados, según que la información suministrada al observador sea instantánea o diferida con respecto al momento en que se procede a la detección. También, pueden clasificarse en detectores por ionización o por excitación, según el tipo de fenómeno físico involucrado en el proceso de conversión de la energía del campo en una señal inteligible

CLASIFICACIÓN DE LOS DETECTORES DE RADIACIÓN . LOS DETECTORES QUE ESTÁN SUBRAYADOS SON DE MAYOR IMPORTANCIA EN RADIOPROTECCION.

DETECTORES DE GAS

Normalmente, los detectores gaseosos están básicamente constituidos por un recinto conteniendo un gas, sometido a un campo eléctrico producido por una diferencia de potencial aplicada entre dos electrodos (uno de los cuales cumple, en general, la función de contener ese gas).

Estos detectores operan utilizando la ionización que se produce cuando una partícula atraviesa un gas. Los primeros prototipos fueron diseñados y construidos por Geiger en 1908. La mayoría poseen geometría cilíndrica (figura 3), aunque también existen con geometría plana y esférica. Entre los electrodos se estable una diferencia de potencial de un centenar a un millar de voltios, y por consiguiente, un campo eléctrico dirigido del electrodo interior positivo o ánodo al electrodo exterior negativo o cátodo. 

Fig. 3

Un parámetro esencial para determinar el comportamiento de un detector de gas es la tensión aplicada a sus electrodos. En la figura 4 se representa el número de iones recogidos por los electrodos en función de dicha diferencia de potencial. Cuando la tensión aplicada es pequeña y el campo eléctrico en el interior del detector es débil, una parte de los electrones e iones positivos liberados al paso de la partícula ionizante se recombinan antes de alcanzar los electrodos. Esta representado por zonas cada tipo de detector:

·                    Zona de cámara de ionización: Habrá una polarización de tal manera que todos los iones primarios generados en su interior son recolectados por sus electrodos; se dice que se opera en la zona cama de ionización. Serán de muy bajo valor, del cual no se utiliza para contaje de eventos.

·                    Zona contador proporcional: La amplitud de los impulsos obtenidos guarda proporcionalidad tanto con la energía transferida por la partícula ionizante incidente que interactúa con el detector como con la tensión de polarización de los electrodos. Se puede usar en el contaje de eventos, ya que la amplitud del impulso eléctrico obtenido es mayor que el de la cámara de ionización.

·                    Zona Geiger-Müeller: El campo eléctrico es tan intenso, que la producción de un sólo par ión-electrón, provoca una avalancha de ionizaciones secundarias. Así mismo, no podemos olvidar que la deriva de los iones en el gas limita la respuesta temporal durante el tiempo que se necesita para drenar la carga iónica, debido al apantallamiento del campo eléctrico por los iones conocidos como efecto de carga espacial. No obstante, el tiempo necesario después de un impulso de máxima amplitud hasta otro de amplitud detectable se denomina “tiempo muerto” y “tiempo de recuperación” para que el contador pueda entregar otro impulso de amplitud máxima.

DETECTORES SEMICONDUCTORES

  A.- Los detectores solidos presentan mayor densidad que los líquidos o gaseoso.

                  B.- Esto permite reducir el tamaño del volumen activo

        C.-Los detectores de centelleo tienen eficiencia baja y resolución pobre.

                 D.-Los detectores de estado sólido emplean materiales semiconductores: mejor resolución, respuesta rápida y lineal, versatilidad geométrica.

Ventajas: alta densidad del medio ionizado, elevada resolución de tiempo, miden la ionización específica.

Desventajas: limitados a tamaños, muy pequeños,  alta susceptibilidad a la degradación

DETECTORES TERMOLUMINISCENTE

Son capaces de ceder en forma de energía luminosa, parte de la energía que absorben cuando son irradiados por radiación ionizante, del cual la intensidad de la luz emitida está relacionada con la dosis de radiación recibida por el material. Así mismo, los materiales TLD se dopan de impurezas que producen la aparición de niveles entre la banda de conducción y de valencia.

Estos niveles debidos a los dopantes son de dos tipos:

1. Trampas de electrones y huecos. Que pueden capturar a los portadores durante largos periodos de tiempo.

2. Centros luminiscentes (trampas de electrones o iones) que permiten la emisión de luz al producirse la recombinación de la carga.

 Al calentar el material se produce la liberación de los portadores que pueden entonces recombinarse con cargas atrapadas en niveles inferiores. Este es el mecanismo de la termoluminiscencia.

DETECTORES DE CENTELLEO

Emiten luz visible por la interacción con radiaciones ionizantes interacción con radiaciones ionizantes, donde la fluorescencia se dará de manera rápida y la fosforescencia de manera lenta.

Tipos de centelladores:

·         Orgánicos: Plásticos y disoluciones

·         Inorgánicos: Cristales aislantes dopados

Asociados a un fotomultiplicador respuesta del detector y eficiencia

DETECTORES DE EMULSION FOTOGRAFICA

Se basa en la exposición de la película debida a la interacción de los electrones secundarios producidos por la radiación con los granos de la película (bromuro de plata). Se supone que la densidad óptica de la película revelada es proporcional a la dosis recibida por ésta. Por ende, la sensibilidad depende del tamaño del grano de la película.

DETECTORES DE NEUTRONES

Los neutrones no tienen carga, su detección se basa en los choques con los núcleos atómicos. En estas reacciones se producen partículas cargadas o fotones como productos secundarios que se detectan.

El F3B se usaba como gas de llenado de un contador proporcional de la detección de neutrones, consiste en la recubierta superficial de la ventada de entrada con boro sólido, del cual poseerá la ventaja de permitir el empleo de gases de llenado más eficientes que el F3B. Para una detección rápida de neutrones se usaba una cubierta en el detector de material hidrogenado.