Características y Detección de Rayos X Penetrantes: Principios y Aplicaciones

Calidad y Penetración del Haz de Rayos X

La calidad de un haz de rayos X se refiere a su capacidad de penetración. Un haz muy penetrante indica una alta energía, lo cual está directamente relacionado con su calidad.

Capa Hemirreductora (CHR)

La Capa Hemirreductora (CHR) está relacionada con la detección o medida de la penetración de la radiación. Se define como el espesor que debe tener un material absorbente específico para reducir la intensidad del haz de radiación a la mitad. Es una medida de la calidad del haz, ya que depende tanto de la energía de la radiación como de la naturaleza del medio absorbente.

Detección y Medición de la Radiación

Ejemplo de Medida Cualitativa

Un ejemplo de medida cualitativa en este campo es el control de calidad en equipos de radiodiagnóstico o radioterapia, que se enmarca dentro de la dosimetría física.

Ejemplo de Detección de Radiación

En radioterapia, existe el concepto de radiación de fuga. La detección se utiliza para determinar si hay presencia de esta radiación no deseada en una zona determinada, garantizando la seguridad.

Tipos de Detectores de Radiación

Detectores de Ionización Gaseosa

Estos detectores se basan en el efecto de la conductividad eléctrica inducida por la radiación en un gas.

Cuando un haz de radiación interacciona con un gas (como el aire, que normalmente tiene una conductividad eléctrica cercana a 0), se producen ionizaciones (pares ion-electrón). Si introducimos dos electrodos (uno positivo y otro negativo) en el gas antes de la interacción y medimos la corriente eléctrica, esta será nula. Sin embargo, después de la interacción, los electrones liberados en la ionización se dirigen hacia el electrodo positivo (ánodo) y los iones positivos hacia el electrodo negativo (cátodo). Este movimiento de cargas eléctricas genera una corriente eléctrica medible, distinta de cero. En definitiva, se produce un cambio en la conductividad eléctrica del gas debido a la radiación.

Detectores Fotoquímicos (Película Radiográfica)

Medida:

La exposición a la radiación se mide a partir del ennegrecimiento producido en una película fotográfica.

Propiedades:

• Son poco lineales (la relación entre dosis y ennegrecimiento no es directamente proporcional).
• Su respuesta depende de la energía de la radiación.
• Constituyen un historial dosimétrico permanente de la exposición.

Uso Frecuente:

Se utilizan principalmente en dosimetría personal (dosímetros de película).

Detectores de Termoluminiscencia (TLD)

Uso Más Frecuente:

El dosímetro de termoluminiscencia (TLD) es el detector más común en dosimetría personal para el control de dosis del profesional expuesto.

Componentes del Lector:

• Un sistema de calefacción que realiza un ciclo térmico controlado.
• Un tubo fotomultiplicador que cuantifica la emisión de luz (termoluminiscencia).
• La electrónica asociada para procesar la señal.

Propiedades:

• Son más precisos que los detectores fotoquímicos en ciertos rangos.
• La lectura depende de la temperatura alcanzada durante el proceso de lectura.
• Son reutilizables después del proceso de borrado (recocido).

Detectores de Centelleo

Principio de Funcionamiento:

Se basan en el fenómeno de excitación y desexcitación atómica/molecular en un medio absorbente específico (material centelleador). La radiación incidente provoca excitaciones, y al desexcitarse, los átomos/moléculas emiten luz (fluorescencia o fosforescencia), que es detectada.

Efecto Utilizado:

Se fundamentan en la fluorescencia (emisión de luz durante la interacción) o fosforescencia.

Utilización:

Son ampliamente utilizados en Medicina Nuclear (Gammacámaras, PET) y en Intensificadores de Imagen (IPD).

Características y Conceptos de Medición

Linealidad de un Detector

La linealidad describe la relación entre la cantidad de radiación detectada y la lectura proporcionada por el detector. Se dice que un detector es lineal si su respuesta es directamente proporcional a la cantidad de radiación recibida; es decir, a mayor radiación, mayor lectura, manteniendo una proporción constante. En una gráfica de Lectura vs. Cantidad de Radiación, la linealidad se representa por una línea recta (como la curva B mencionada en el texto original, asumiendo que representa esta relación).

Clasificación de Instrumentos según la Medida

Espectrómetro:

Un detector que no solo cuenta las partículas o fotones que le llegan, sino que también los clasifica según su energía. Ejemplo: Un detector cuenta 8 fotones y los clasifica por su energía.

Dosímetro:

Un detector que mide la dosis acumulada (energía depositada por unidad de masa) en un intervalo de tiempo determinado. Ejemplo: Un detector mide 8 rad en 3 segundos.

Ratímetro (Medidor de Tasa):

Un detector que mide la tasa a la que llegan las partículas o fotones, es decir, el número de eventos detectados por unidad de tiempo. Ejemplo: Un detector cuenta 2000 fotones en 5 segundos (lo que daría una tasa de 400 cuentas por segundo).

Contador:

Un detector que simplemente cuenta el número total de partículas o fotones detectados, sin referencia necesaria a su energía o al tiempo exacto en que ocurrieron (aunque implícitamente ocurre en un intervalo). Ejemplo: Un detector cuenta 30000 partículas.

Aplicaciones de la Dosimetría

Ejemplos de actividades donde se utilizan dosímetros según el ámbito:

• Dosimetría Física: En el control de calidad de equipos de radioterapia, como un acelerador lineal de electrones (LINAC).
• Dosimetría Clínica: Durante la planificación de un tratamiento de radioterapia, para verificar la dosis que recibirá el paciente.
• Dosimetría Ambiental: Para medir la dosis de radiación presente en un ambiente de trabajo o en una zona específica.
• Dosimetría Personal: Para monitorizar la dosis recibida por trabajadores expuestos a radiaciones ionizantes (ej., técnicos, médicos, alumnos en prácticas, especialmente si son menores de edad).

Rendimiento (Eficiencia) de un Detector

El rendimiento o eficiencia de un detector se define como la relación entre la cantidad de cuantos (fotones o partículas) detectados y la cantidad total de cuantos incidentes sobre el detector, expresado generalmente como un porcentaje:

Rendimiento (%) = (Número de Cuantos Detectados / Número de Cuantos Incidentes) * 100

Un rendimiento cercano al 100% indica que el detector es muy eficiente. Cuanto mayor sea la sensibilidad del detector (su capacidad para detectar niveles bajos de radiación), generalmente mayor será su rendimiento para detectar los cuantos incidentes.