IntroduccinUna de las herramientas fundamentales en el control de los efectos biolgicos nocivos que pueden producir las radiaciones ionizantes es la cuantificacin de la dosis efectiva recibida por los trabajadores, a fin de lograr la mxima seguridad durante el empleo de las radiaciones ionizantes.Para lograr los mejores estndares de seguridad es necesario contar con un servicio de dosimetra personal confiable. Esta confiabilidad se logra a partir de una correcta organizacin y, fundamentalmente, una slida formacin tcnica de sus profesionales.En este trabajo se describe en detalle un servicio de dosimetra personal, desde su parte organizativa hasta su desarrollo tcnico como tambin los tipos de detectores de radiaciones utilizados para la realizacin de las medidas de acuerdo a la distancia tiempo y el blindaje.Adems, se presentan los fundamentos bsicos de la Proteccin Radiolgica y se describen los principios bsicos de funcionamiento de los detectores de radiacin ionizante, ms comnmente utilizados en la dosimetra personal.

Detectores de Radiacin.Las radiaciones ionizantes, por su naturaleza, requieren para su deteccin el empleo de dispositivos adecuados denominados genricamente sistemas detectores. Estos dispositivos ponen en evidencia la presencia de un campo de radiaciones, mediante la generacin de algn tipo de seal que resulte inteligible para el observador, brindndosele consecuentemente informacin cualitativa y cuantitativa acerca de la radiacin de inters.Segn el fenmeno en que basan su funcionamiento se clasifican en detectores por: Ionizacin. Excitacin.

Segn el momento en que presentan la informacin adquirida: Inmediatos. Retardados o diferidos.

Estos detectores se emplean fundamentalmente como monitores individuales o personales de irradiacin externa. Un buen monitor individual de irradiacin externa es deseable que cumpla con las siguientes premisas: Sea slo sensible al campo de radiacin a medir. Su sensibilidad sea independiente de la energa de las radiaciones. Su rango de medicin sea adecuado a los niveles de dosis involucradas. Que sean pequeos, livianos y econmicos.

Los detectores ms utilizados segn las clasificaciones utilizadas son:InmediatosPor IonizacinGaseosos

Semiconductores

Por ExcitacinSemiconductores

Retardados o DiferidosPor IonizacinFilm Fotogrfico

Por ExcitacinTermoluminiscentes (TLD)

Radiofotoluminiscentes

Detectores de Film FotogrficoEl film fotogrfico es un detector de la radiacin del tipo diferido que funciona en base al fenmeno de ionizacin. El material sensible a la radiacin ionizante, denominado emulsin fotogrfica, est constituido de granos de bromuro de plata, BrAg, de dimensiones microscpicas, y estn distribuidos en un medio gelatinoso el cual est a su vez depositado como una capa de espesor muy delgado sobre un soporte traslcido, por ejemplo celuloide o vidrio.Los electrones liberados por la radiacin neutralizan al ion Ag+transformndolo en plata metlica, lo que constituye la formacin de la denominada imagen latente por pocos tomos de plata de un grano (que tpicamente tiene del orden de 1010 Ag+).La cantidad de granos de bromuro que han sufrido esta transformacin, as como el nmero de iones plata convertidos en cada grano, es funcin de la dosis absorbida.MedicinLa determinacin del efecto de la radiacin sobre la emulsin se basa en la medicin del ennegrecimiento por medios densitomtricos, que consiste en la determinacin de la atenuacin luminosa causada por la emulsin. La magnitud medida, denominada densidad ptica se define como el logaritmo del cociente entre las intensidades de luz incidente y la transmitida.Detectores Gaseosos

Los detectores gaseosos estn bsicamente constituidos por un recinto conteniendo un gas, sometido a un campo elctrico producido por una diferencia de potencial aplicada entre dos electrodos (uno de los cuales cumple, en general, la funcin de contener ese gas).Cuando dicho dispositivo se expone a un campo de radiacin, la interaccin de las partculas ionizantes con el gas que llena el recinto o con el material de sus paredes hace que se generen pares de iones (uno de carga elctrica positiva y otro de carga elctrica negativa). Estos iones, en presencia del campo elctrico, se aceleran en direccin a los electrodos polarizados elctricamente con signo contrario.

Cmaras de Ionizacin

Si la diferencia de potencial aplicada a los electrodos de un detector gaseoso es nula, tambin ser nula la intensidad de campo elctrico en el interior del recinto, con lo que los iones producidos por la interaccin de las partculas ionizantes se encontrarn sometidos slo a la atraccin mutua debida al distinto signo de sus cargas, recombinndose para volver a constituir tomos o molculas neutras. Cuando la diferencia de potencial deja de ser nula, el campo elctrico existente atrae a los iones hacia los electrodos correspondientes con una fuerza proporcional a la intensidad de campo elctrico y a la carga elctrica de un ion.

Sin embargo, pese a la existencia de la fuerza de atraccin producida por el campo elctrico, algunos iones se recombinan durante su migracin hacia los electrodos, en relacin inversa con la diferencia de potencial aplicada (al aumentar sta, aumenta la intensidad de campo elctrico y, consiguientemente, aumenta la fuerza que acta sobre los iones, con lo que se les imprime mayor velocidad y disminuye el tiempo de trnsito hacia los electrodos correspondientes, disminuyendo la probabilidad de recombinacin).

Cuando un detector gaseoso se polariza de manera tal que todos los iones primarios generados en su interior (excepto los recombinados) son recolectados por sus electrodos, se dice que opera en la zona de cmara de ionizacin. Esta condicin de operacin del detector gaseoso se extiende dentro de un cierto rango de valores de tensin de polarizacin del detector.

Las corrientes generadas en las cmaras de ionizacin suelen ser de muy bajo valor, del orden de 10-12 amperes, lo que impone precauciones especiales para su medicin.

Debido a la muy pequea cantidad de cargas elctricas puestas en juego por cada interaccin de partculas ionizantes del campo de radiacin con la cmara de ionizacin, la amplitud de los correspondientes impulsos elctricos resulta muy pequea; por esta razn, no resulta prctico utilizar este tipo de detectores para el contaje de eventos.

Las cmaras de ionizacin se emplean fundamentalmente para la determinacin de la intensidad de campos de radiacin; en efecto, la intensidad media de corriente a travs de una cmara de ionizacin resulta directamente proporcional a la tasa de fluencia de las partculas y a la energa de las mismas, ya que al incrementarse cualquiera de ellas, aumenta el nmero de iones generados y, consecuentemente, la intensidad media de corriente.

Contadores proporcionales

Cuando la tensin aplicada a los electrodos de un detector gaseoso es suficiente como para que lleguen a tales electrodos todos los iones producidos por la partcula ionizante (excepto aquella fraccin que se recombina), la amplitud del impulso de corriente producido se mantiene constante, aunque vare dicha tensin. Si la tensin aumenta lo suficiente, a partir de un cierto valor aumenta la amplitud del impulso (aunque el nmero de iones primarios directamente producidos por las partculas ionizantes a detectar no haya variado).

Ello se debe a que los iones primarios adquieren, en su camino hacia los correspondientes electrodos, energa cintica suficiente como para ionizar por choque a otros tomos neutros, liberndose cargas que pasan a engrosar la corriente inicial. Los nuevos electrones libres son, a su vez, capaces de producir otros iones, formndose as una cascada de cargas que aumenta la amplitud del impulso elctrico en el circuito exterior.A los detectores gaseosos polarizados en esa zona de funcionamiento se los denomina contadores proporcionales. En estas condiciones, la amplitud de los impulsos obtenidos guarda proporcionalidad tanto con la energa transferida por la partcula ionizante incidente que interacta con el detector como con la tensin de polarizacin de los electrodos. En estos detectores, para igualdad de energa de la partcula ionizante, la amplitud del impulso elctrico obtenido es mayor que el de las cmaras de ionizacin, por lo que se los puede emplear en el contaje de eventos. Para ello es necesario que el detector posibilite el contaje de las partculas que interaccionan con el detector y su clasificacin en funcin de la energa.

La aplicacin ms frecuente de este tipo de detectores en proteccin radiolgica es el monitoraje de contaminaciones superficiales con radionucledos emisores alfa o beta. Dado que las partculas alfa y beta poseen baja capacidad de penetracin en un medio material denso, es necesario contar con una ventana de espesor apropiado y de material liviano para que tales partculas puedan interaccionar con el gas del detector. El espesor de ventana suele especificarseen unidades de masa (de la ventana) por unidad de superficie de la misma (mg cm- 2).

Contadores Geiger-Mller

Si se contina aumentando la diferencia de potencial entre electrodos de un detector gaseoso ms all de los valores que corresponden al rango de funcionamiento como contador proporcional, el factor de multiplicacin de iones deja de ser lineal con la tensin aplicada. Ello se debe a que al ser la masa de los iones positivos mucho mayor que la de los electrones, estos se desplazan a menor velocidad que aquellos, llegando a constituir una carga espacial que altera la forma del campo elctrico dentro del detector y, por ende, la linealidad. Si se aumenta an ms la diferencia de potencial, el efecto de la carga espacial resulta dominante frente a la diferencia de potencial exterior.

Cuando se llega a esta situacin, cesa de aumentar la multiplicacin y la amplitud del impulso resulta mxima. Esta regin de operacin del detector gaseoso recibe el nombre de Geiger - Mller .

La principal caracterstica de un contador Geiger-Mller es que la amplitud de la seal elctrica es independiente de la energa y naturaleza de la partcula, resultando la de mayor amplitud obtenible con la configuracin del detector gaseoso utilizado.Si se contina aumentando la diferencia de potencial entre electrodos, se produce una descarga en el gas por efecto de la alta intensidad del campo elctrico. Esta zona no es de inters desde el punto de vista de la deteccin de la radiacin; adems, en general, provoca la destruccin del detector.

En la figura 3 se grfica la amplitud del impulso elctrico obtenido cada vez que una partcula ionizante de energa E interacta con el detector, en funcin de la tensin de polarizacin aplicada. Como puede apreciarse, cuando la energa de la partcula vara, vara tambin la amplitud del impulso elctrico producido, tanto en la zona de cmara de ionizacin como en la de contador proporcional. Esto se debe a que en funcin de la energa de la partcula, vara tambin la cantidad de partes de iones primarios producidos por la interaccin de la misma.

En la zona de Geiger-Mller, la amplitud del impulso se mantiene constante e independiente de la energa de la partcula, ya que en esta regin de trabajo del detector gaseoso la amplitud de los impulsos (para cualquier valor de la energa de la partcula incidente), alcanza el valor mximo obtenible con esa configuracin del detector.

A su vez como la amplitud de los impulsos en la zona de contador proporcional guarda proporcionalidad con la energa de las partculas ionizantes, es frecuente su utilizacin en espectrometra.Detectores Termoluminiscente (TLD)Este tipo de detector diferido es tambin ampliamente utilizado como monitor individual de irradiacin externa, su funcionamiento se basa en el fenmeno de excitacin producido por las partculas secundarias generado por la radiacin ionizante. Consisten en una pastilla de un material que posea caractersticas fotoluminiscentes relevantes tales como el fluoruro de litio (LiF), fluoruro de calcio con manganeso (CaF2, Mn), sulfato de calcio con disprocio (CaSO4; Dy).Cuando la radiacin incide sobre estos materiales algunos tomos de la red cristalina resultan excitados y no se desexcitan espontneamente sino que los electrones que fueron desalojados de sus rbitas quedan retenidos en niveles energticos metaestables conocidas como trampas. La cantidad de estas trampas pobladas por electrones es directamente proporcional a la dosis de radiacin recibida por la pastilla. Luego de irradiada la pastilla de TLD, cuando se desea rescatar la informacin almacenada se procede a inducir la desexcitacin de los tomos por elevacin de la temperatura de la pastilla, lo que incrementa la agitacin trmica y posibilita el salto de los electrones desde los niveles trampas hacia los niveles energticos originales. Esta desexcitacin va acompaada por la emisin de luz que es leda por un fotomultiplicador.Este tipo de detectores posee un rango muy amplio de medicin y a los efectos de la Proteccin Radiolgica puede considerarse que su sensibilidad es independiente de la energa. Una de sus particularidades ms relevantes consiste en que la lectura es destructiva de la informacin almacenada, quedando el detector prcticamente en estado virgen. En la prctica, despus de la lectura, se procede al recocido de la pastilla que consiste en mantener la temperatura de la misma a 400C durante algn tiempo, a efectos de borrar la informacin remanente quedando el TLD en condiciones de ser nuevamente utilizado.

Criterios bsicos de la Proteccin RadiolgicaEl sistema de limitacin de dosis recomendado por la Comisin Internacional de Proteccin Radiolgica (ICRP) para las prcticas, en curso o previstas, est basado en los tres principios siguientes:

Justificacin de la prctica. Optimizacin de la proteccin. Lmites individuales de dosis y de riesgo.

Estos principios bsicos deben ser tratados como un sistema coherente y ninguna parte del mismo debera ser considerada en forma aislada. En particular el mero hecho de cumplir con los lmites de dosis no es una demostracin suficiente de cumplimiento satisfactorio con las normas.

Justificacin de la prctica

Ninguna prctica con radiaciones ionizantes debe ser autorizada si no existen evidencias de que la misma producir, para los individuos o la sociedad, beneficios que compensen el posible detrimento que puedan generar.Se trata de un principio que evala el beneficio y el detrimento colectivos asociados con la prctica y su aplicacin conduce a impedir la utilizacin de fuentes de radiacin con fines superfluos.

Optimizacin de la proteccinTodas las exposiciones deberan ser mantenidas tan bajas como sea razonablemente alcanzable (ALARA), tomando en cuenta consideraciones socioeconmicas aplicables. Este requerimiento implica que el detrimento originado por una prctica debera ser reducido, por medidas protectoras, a un valor tal que posteriores reducciones fueran menos importantes que el esfuerzo adicional requerido para obtenerlas.La optimizacin puede lograrse mediante procedimientos de diverso grado de complejidad o tambin mediante razonamientos intuitivos. En general los primeros se utilizan en el diseo de las instalaciones en tanto que los segundos se aplican a la operacin de las mismas.Las tcnicas de optimizacin que se emplean son las de anlisis de costos y beneficios, anlisis de utilidad multiatributo y otras tcnicas que se utilizan en teora de la decisin.Todo proceso de optimizacin est restringido por lmites de dosis o por restricciones de dosis an ms severas impuestas por las autoridades regulatorias de los pases para cada tipo de prctica en particular.Limitacin de dosisLos valores de los lmites de dosis se adoptan con el criterio de impedir la ocurrencia de efectos determinsticos y limitar la probabilidad de los estocsticos. El primer aspecto se logra teniendo en cuenta los valores de umbrales de dosis para efectos determinsticos y el segundo implica aceptar un cierto orden de magnitud del detrimento asociado con los efectos cancergenos y hereditarios.Los lmites de dosis no constituyen umbrales de seguridad sino que definen un nivel fronterizo entre el detrimento que se considera inaceptable y un rango de detrimentos tolerables. Dentro de ese rango, las restricciones particulares que se impongan para cada prctica y la optimizacin de su radioproteccin definirn lo que pueda considerarse un nivel aceptable. En la mayor parte de las aplicaciones de las fuentes de radiacin es factible adoptar medidas para que las dosis de radiacin que habrn de recibir las personas sean apreciablemente inferiores a los lmites de dosis.Control de la exposicin ocupacionalRestricciones de dosisLas restricciones de dosis (dose constraint) son valores de dosis individual relacionados con la fuente los cuales se utilizan para limitar el espectro de opciones consideradas en el proceso de optimizacin. En muchas actividades se puede establecer con certeza los valores de dosis individuales que recibirn los trabajadores en operaciones bien definidas; en estos casos es posible establecer restricciones de dosis que se aplicaran a la actividad laboral en cuestin.La actividad para la cual se establece una restriccin de dosis debe ser definida en trminos amplios; por ejemplo: trabajos realizados con unidades de rayos X, operacin rutinaria de una dada instalacin nuclear o inspeccin y mantenimiento de una central nuclear.Las restricciones de dosis para cada prctica deben ser establecidas por la autoridad regulatoria correspondiente.Lmites de dosisEl ICRP recomienda un lmite de dosis efectiva de 20 mSv en un ao, promediado a lo largo de 5 aos (100 mSv en 5 aos), con el requisito adicional que la dosis no supere 50mSv en un ao cualquiera. Queda implcito en estos lmites que cualquier restriccin de dosis utilizado para la optimizacin no debera superar 20 mSv en un ao cualquiera.El cumplimiento del lmite de dosis efectiva ocupacional es suficiente para asegurar la ausencia de efectos determinsticos en todos los rganos y tejidos del cuerpo excepto en el cristalino, que contribuye en forma insignificante a la dosis efectiva, y la piel que puede estar sujeta a exposiciones localizadas. Los lmites de dosis para estos tejidos estn dados en trminos de dosis equivalente y son 150 mSv para el cristalino y 500 mSv para la piel, promediada sobre un rea de 1 cm2.Los lmites se aplican siempre a la suma de las dosis debidas a la exposicin externa durante el periodo considerado y de la dosis comprometida en 50 aos por las incorporaciones durante ese mismo periodo. Para la exposicin interna, los lmites de incorporacin anual se basan en una dosis efectiva comprometida de 20 mSv. Estos lmites se aplican a la dosis que ha sido comprometida durante un ao de trabajoSi bien no se admite la exposicin ocupacional de menores de 18 aos, el ICRP recomienda para estudiantes de 16 a 18 aos, que en sus estudios se requiera el uso de fuentes radiactivas, un lmite anual de dosis efectiva de 6 mSv y un lmite anual de dosis equivalente de 50 mSv para el cristalino y 150 mSv para la piel.Exposicin externaLas tres herramientas bsicas para reducir la exposicin a la irradiacin externa son: Blindaje Distancia TiempoEl blindaje estructural y el de las fuentes constituyen un modo de proteccin intrnseca de la instalacin. La distancia, o sea la posicin relativa del operador respecto a las fuentes y el tiempo de permanencia, son factores que estn condicionados, en gran medida, por las actividades del mismo personal. Por ello debe confiarse ms en el primer medio, cuando ello es posible.

Conclusin

La finalidad principal de la proteccin radiolgica es proporcionar un nivel adecuado de proteccin para el hombre, sin limitar indebidamente las prcticas beneficiosas provenientes de la exposicin a la radiacin.El monitoraje de los trabajadores expuestos a las radiaciones ionizantes es la herramienta fundamental que contribuye a alcanzar los objetivos de la proteccin radiolgica ocupacional, esto es, asegurar que en condiciones normales de trabajo no se superen los lmites de dosis y reducir las exposiciones al nivel ms bajo que razonablemente pueda alcanzarse.Un servicio de dosimetra personal apropiado, y que desarrolla sus actividades bajo estrictas normas de calidad, cumple con el objetivo de proporcionar un adecuado monitoraje de la dosis que reciben los trabajadores expuestos a radiaciones ionizantes.En este trabajo se han presentado los fundamentos bsicos de la proteccin radiolgica, y se ha descripto el funcionamiento de un servicio de dosimetra personal desde su faz organizativa, hasta, fundamentalmente, su desarrollo tcnico as como tambin la correcta utilizacin de los detectores de radiacin, las caractersticas, las desventajas y ventajas de los mismos.

Objetivos: Conocer las cantidades operacionales para el monitoreo individual externo. Conocer la Clasificacin de Personas Ocupacionalmente Expuestas (POE) Dar a conocer los diferentes tipos de Dosimetra Personal Explicar qu es la-Dosis equivalente personal Hp(d) Explicar la deteccin como resultado de la interaccin radiacin-materia. Explicar la dependencia del rendimiento de deteccin con la energa de los fotones y trazar una curva tpica. Explicar qu es la dosimetra. Definir dosimetra ambiental o de rea y dosimetra personal. Explicar el fenmeno de la ionizacin en un detector de gas. Explicar el fenmeno de la termoluminiscencia. Discutir las ventajas e inconvenientes de la dosimetra de termoluminiscencia. Describir los efectos de la interaccin de un haz sobre una emulsin fotogrfica. Enumerar algunos instrumentos utilizados como monitores de radiacin y dosmetros ambientales.Universidad Nacional de AsuncinFacultad de Ciencias Exactas y NaturalesDepartamento de FsicaCtedra: Proteccin Radiolgica

Enumerar algunos dosmetros personales, describiendo sus caractersticas.Prctica Realizada.Medir el nivel de radiacin a distintas distancias, de una fuente radiactiva, interponiendo diferentes blindajes y diferentes espesores.Procedimientosa) Blindaje Poner en funcionamiento el detector de centelleo. Ubicar una fuente de 137Cs en la proximidad de detector de centelleo a una distancia de 3cm. Determinar la intensidad Io (cps) lectura mxima en el monitor del detector y registrar en la tabla. Ubicar un material absorbente entre la fuente y el detector, determinar la intensidad I lectura en el monitor. Obtener la relacin entre la intensidad con blindaje interpuesto y la intensidad sin blindaje (I/Io) concluirb) Distancia Variar las distancias detector-fuente, realizar las mediciones y registrar en la tabla. Construir un grfico Qu se concluye?Fuente de Radiacin 137CSDistancia 13 cm.Distancia 26 cm.Distancia 39 cm.Distancia 412 cm.Distancia 515 cm.

Medidas de Radiacin

Sin Blindaje.Io=274I=142I=100I=70I=65

Blindaje 1.I=276I/Io=100%

Material: Plstico.

Espesor: 4 mm.

Blindaje 2.I=272I/Io=99,2%

Material: Aluminio.

Espesor: 4 mm.

Blindaje 3.I=185I/Io=61,5%

Material: Plomo.

Espesor: 4 mm.

ConclusinDe acuerdo al grfico obtenido se puede concluir que la intensidad de radiacin es inversamente proporcional a la distancia, es decir a mayor distancia menos intensidad recibida y a menor distancia mayor intensidad recibida. Tambin va disminuyendo de acuerdo al material de blindaje utilizado, es decir que el blindaje mayor eficaz sera el plomo, en cambio el plstico seria el menos eficaz para esta fuente de Cs 137.

c) Blindaje con distintos Espesores Poner en funcionamiento el detector Geiger Muller porttil, a una distancia de 2 cm utilizando como blindaje lminas de plomo, realizar las mediciones para diferentes espesores registrar la tabla. Graficar y obtener el espesor de la capa hemirreductora (CHR).

Espesor (mm)TD(Sv/h)

21,2

40,81

80,57

120,33

Conclusin.Respecto al grfico se puede concluir que la tasa de dosis es inversamente proporcional al espesor, es decir a mayor espesor menor tasa de dosis, como tambin a menor espesor mayor tasa de dosis. Cuando mayor sea el espesor mejor sera el blindaje y a menor espesor menos blindaje y por lo tanto mayor tasa de dosis.

Anexo.

Informe de Proteccin Radiolgica

Prctica de Dosimetra Personal y Detectores de Radiacin.

Alumna:Ariadna Ortega. Profesora: MSc. Maria Luisa Idoyaga.

Segundo Periodo-2015.San Lorenzo-Paraguay.