Detectores de Radiação

Interações das radiações

A radiação não pode ser sentida por nenhum dos 5 sentidos.

As interações produzidas pelas radiações podem ser captadas por determinados materiais.

A detecção é realizada pelo resultado produzido da interação da radiação com um meio sensível (detector).

Tipos de Detectores

1. À Gás2. Semi-condutores3. Cintiladores4. Dosímetros

Propriedade necessárias dos detectores

• Repetitividade – concordância de resultados em mesmas condições

• Reprodutibilidade – Concordância de resultados em diferentes condições

• Estabilidade – Conservação no tempo

• Exatidão – concordância com valor de referência

• Precisão – concordância de resultados

• Sensibilidade – Variações de resposta concorda com variação do estímulo

• Eficiência – Capacidade de converter sinais de acordo com os estímulos

recebidos

Escolha do detector

• Tipo de radiação• Tempo para a exposição• Precisão• Condição de trabalho• Tipo de informação• Custo

Detectores à gás

A radiação incidente no volume sensível (o gás) cria pares de íons que podem ser contados em um dispositivo de medida elétrica (unidade de leitura).

O ânodo está no centro da câmara eletricamente isolado da carcaça externa (cátodo);

A radiação incidente interage com as paredes da câmara ou com as partículas do gás e produz pares de íons;

A tensão aplicada entre os eletrodos, atrai os íons positivos para o cátodo (negativo) e os elétrons para o ânodo (positivo);

Ocorre variação na tensão do circuito devido a presença de carga no ânodo, gerando uma corrente elétrica no circuito externo;

O surgimento da corrente indica a presença de radiação ionizante;

A intensidade da corrente depende do número de elétrons coletados pelo ânodo (função da tensão aplicada entre o cátodo e o ânodo);

O número de elétrons coletados pelo ânodo depende da quantidade de radiação ionizante e da energia que entram na câmara;

Câmara de IonizaçãoQuando a tensão é suficiente quase todos os íons que se formam

são coletados;

A corrente obtida ( 10-12 A) é amplificada e mantida constante para efeitos de medida;

O aumento de corrente depende da quantidade de radiação;

A tensão na fonte deve ser suficiente para manter a corrente de saturação;

Quando usada para medir as radiações e , a câmara deve possuir janelas finas;

Para distinguir entre e , basta colocar uma placa de metal que deslize sobre a janela (a radiação beta é absorvida);

Contador ProporcionalEm função da corrente mais alta, os elétrons acelerados têm energia suficiente para criar novos pares de íons, ocorrendo uma multiplicação, que é proporcional ao número de pares de íons gerados pela radiação primária;

Cada elétron produzido na ionização original pode gerar 104 elétrons adicionais;

Um pequeno aumento de tensão gera grande variação de corrente (fonte estável) e isso pode ser atribuído a radiação incidente;

Se for exposto tanto à radiação como de mesma energia, a radiação irá produzir mais pares de íons para a mesma trajetória, resultando em maior corrente (discriminação). Muito usado em contaminação.

Detector Geiger-MüllerUsam gás semelhante ao P-10 (90% argônio e 10% metano);

Aumentando ainda mais a tensão, a multiplicação ocorrida no gás se torna tão intensa que apenas uma partícula ionizante é capaz de produzir uma avalanche ao longo do ânodo, resultando num valor alto de corrente, mesmo que a energia seja baixa;

Logo não é possível distinguir entre as radiações e .;

Têm a vantagem de o sinal de saída ser da ordem de alguns volts, não necessitando, portanto, amplificação;

São muito utilizados, desde 1928, para avaliar níveis de radiação ambiente.

Detectores Cintiladores

• Materiais cintiladores podem absorver a energia cedida pelas

radiações ionizantes e convertê-las em luz.

• Os materiais mais usados são o iodeto de sódio, o sulfeto de zinco

e cintiladores plásticos.

• Os detectores são a associação destes materiais cintiladores

acoplados a uma fotomultiplicadora.

• Alguns materiais emitem luz quando irradiados chamamos esta luz

de cintilação.

• A medida da luz emitida por cintiladores irradiados só foi possível

após a descoberta das válvulas fotomultiplicadoras, em 1947.

• Usados em conjunto, cintilador e fotomultiplicadora, o detector é capaz de medir altas taxas de contagens. Estes detectores podem ser considerados os mais eficientes na medida de raios gama, além de possibilitar a medida de partículas alfa e ß.

• As principais vantagens dos cintiladores baseiam-se na sua capacidade de registrar e indicar a energia da radiação incidente.

• Os cintiladores são muito sensíveis a variação de tensão aplicada a fotomultiplicadora e, portanto devem ser utilizados com equipamentos eletrônicos mais estáveis possíveis.

Dosímetros

• São materiais utilizados para detecção que não necessitam estar associados com circuitos eletro-eletrônicos para registrar a presença da radiação. A radiação induz alterações físicas ou químicas no material, que posteriormente serão medidas através de um determinado processo.

• A) Filmes radiográficos• B) Dosímetro termoluminescente (TLD)• C) Caneta dosimétrica• D) Fósforo de memória (OSL)

Filmes radiográficos

A radiação produz alterações na densidade (enegrecimento) do filme revelado. Desta forma pode-se quantificar a exposição de radiação.

O uso de filtros ajuda a separar exposições de radiações menos penetrantes (beta) de daquelas mais penetrantes (gama).

Dosímetro termoluminescente (TLD)

• O material termoluminescente utilizado é baseado no uso de cristais nos quais a radiação ionizante cria pares de elétrons e lacunas. A partir de um processo térmico, fótons são liberados, podendo ser coletados por uma fotomultiplicadora. A quantidade de fótons liberados é proporcional a população original de cargas.

• Podem ser fluorescentes, se a emissão de luz ocorre num tempo menor que 10-6 s após a irradiação, ou fosforescentes para intervalos maiores do que 10-6 s;

• Se a fosforescência é acelerada pelo aquecimento do cristal, este será chamado fósforo termoluminescente, devido ao fenômeno da termoluminescência (TL);

Caneta dosimétrica• Filmes dosimétricos e TLD’s só permitem o controle semanal ou

mensal. Os monitores ativos não são de uso prático para acumular dose durante um dia de trabalho. A caneta dosimétrica foi desenvolvida para permitir a avaliação da dose recebida por um trabalhador durante a realização de um trabalho.

• A caneta dosimétrica é uma câmara de ionização, contendo dois eletrodos, um dos quais é uma fibra de quartzo móvel em relação a uma presilha na qual é colocada. Fornecendo carga à presilha e acessórios, aparecerão forças repulsivas, afastando a fibra de quartzo. A ionização da câmara reduz a carga e consequentemente a fibra se move para a sua posição normal. O outro eletrodo é a própria parede interna do dosímetro

• O processo de medida com a caneta dosimétrica, é, portanto, muito simples: a radiação penetrante, causa ionização no meio interno; esta ionização descarrega o eletroscópio. A distância percorrida pela fibra em relação à escala graduada é proporcional à dose recebida na câmara

Fósforo de memória (OSL)

• O fósforo de memória consiste em uma fina película de material cujas propriedades lembram aquelas dos cristais termoluminescente uma vez que as cargas criadas pela radiação incidente permanecem presas por um tempo indeterminado.

• Os fótons incidentes constroem um padrão de cargas durante o período de exposição e tal qual o é "lido" com ajuda de uma luz que é gerada para liberar cargas.

• Esse material é utilizado na detecção pois a temperatura costuma eliminar os dados adquiridos anteriormente (TLD).