Dosimetría de fuentes externas

Definiciones

• La dosimetría de las radiaciones ionizantes se ocupa de la determinación, ya sea por medición o por cálculo, de la dosis absorbida resultante de la interacción de la radiación ionizante con la materia. En general se determinan la dosis absorbida, y a partir de ella las otras magnitudes de interés tales como el kerma, la fluencia, la dosis equivalente, etc.

• Las radiaciones ionizantes están caracterizadas por su capacidad para excitar e ionizar los átomos de la materia con la que interactúan.

Tipos de radiaciones de interés en dosimetría

• Radiación gamma• Radiación X

de baja energía: 0,1-20 kVde diagnostico: 20-120kVortovoltage: 120-300kVintermedios: 300 kV- 1MVmegavoltage: mayor a 1 MV

Tipos de radiaciones de interés en dosimetría

• Electrones rápidos• Neutrones

térmicosintermediosrápidos

• Partículas cargadas pesadasprotón, deuterio, partícula alfa,

etc.

Atenuación de un haz de fotones (Figura 1)

donde I0 es la intensidad de radiación sin la presencia del blindaje, I es la intensidad de radiación debido a la presencia del blindaje, es el coeficiente de atenuación lineal y x es el espesor del blindaje.

Campo de radiación

0

x

Colimadores

Blindaje

Factor Build Up (B)

En un caso real no se tiene una fuente colimada y por lo tanto se producen fotones secundarios (debido al efecto Compton y a la formación de pares), que junto con el haz directo inciden sobre el punto interés de manera tal que el efecto neto es un aumento de la intensidad del campo de radiación en el punto de interés.

Factor de build up (Figura 2)

Fuente

Blindaje

Kerma (K)• Es la suma de las energías cinéticas iniciales de

todas las partículas ionizantes cargadas, liberadas por partículas ionizantes sin carga, en una masa de materia (la palabra kerma deriva del acrónimo Kinetic energy release in matter).

Unidad, K: [JKg-1] [Gy]

Tasa de Kerma ( )

Unidad, D: [JKg-1.s-1] [Gy.s-1]

Relación entre Dosis y Kerma

En condición de equilibrio electrónico y Bremsstrahlung despreciable, se cumple que la dosis absorbida es numéricamente igual al kerma.

ExposiciónLa magnitud exposición X, se define como el cociente Q/m, donde Q es el valor absoluto de la carga total de los iones de un signo producidos en aire cuando todos los electrones liberados por fotones, en un volumen elemental de aire cuya masa es m, son completamente frenados en aire.

Unidad, D: [C.Kg-1] , donde C es Coulomb

La unidad práctica adoptada para esta magnitud,posee el nombre especial de Roentgen (R). 1 R = 2,58 10-4 C Kg-1 (Sistema Internacional)

Constante especifica gamma ()

Esta constante, característica de cada radionucleido, indica el valor de la tasa de exposición en Rh-1 en aire, que genera una fuente puntual a un metro de distancia por unidad de actividad. La unidad de () es:

Constantes especifica ()

Tasa de ExposiciónLa tasa de exposición a una distancia r de una fuente puntual se calcula:

donde A es la actividad expresada en Ci, r distancia expresada en m

Tasa de dosis vs. Tasa de exposiciónEn condiciones de equilibrio electrónico y Bremsstrahlung despreciable (D=K), la tasa dosis absorbida es directamente proporcional a la tasa de exposición.

Equilibrio de partículas cargadas

• Una característica de la radiación indirectamente ionizante, es la de depositar su energía a través de un proceso de dos etapas. En la primer etapa se produce la interacción por la cual se transfiere energía a partículas secundarias cargadas y en la segunda etapa, estas partículas secundarias entregan energía a la materia.

• Dado que la fracción de las partículas secundarias cargadas saldrá de la masa expuesta, la energía que ellas transportan, no ha de contribuir a la dosis absorbida. Esta energía se repone creando un campo de electrones secundarios que acompañen al campo de radiación incidente, con lo cual se establece la condición de equilibrio electrónico.

• La condición de equilibrio electrónico se refiere a la energía que transportan las partículas cargadas y no a su número. En la práctica, la condición de equilibrio electrónico, se consigue interponiendo entre la masa a irradiar y el campo de radiación, un material igual o subrogante al irradiado y cuyo espesor sea igual al alcance de los electrones más energéticos producidos en éste por el campo de radiación

Tasa de kerma en aire ()

Se define de manera análoga a , pero tiene en cuenta además de la radiación gamma, la emisión de rayos X y la producción de Bremsstrahlung. Su unidad es:

Dosis absorbida teniendo en cuenta tiempo, distancia y blindaje

(I)

Aclaración: este valor de dosis es dosis en aire

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Bibliografía consultada

• Curso de protección radiológica. Nivel Técnico. Autoridad Regulatoria Nuclear. Argentina.

• Nociones básicas sobre protección radiológica. Daoud, A. Barberis, C.

• Protección Radiológica en Medicina. Publicación 105-ICRP.

• Seguridad Radiológica y Nuclear. Menossi, C. 2004.