Dosímetro local para medir la dosis equivalente ambiental de radiación fotónica y procedimiento para la lectura.

Dosímetro (1) local para medir la dosis equivalente ambiental (H*(10)) de radiación fotónica

(P) que comprende: un cuerpo (30) de dispersión para la radiación fotónica (P), que proporciona contribuciones de dispersión para el intervalo de baja energía de la radiación fotónica, una tarjeta (2) detectora incrustada en el cuerpo (30) de dispersión con al menos un primer par (10) de elementos (12, 14) detectores sensibles a la radiación fotónica con el mismo comportamiento de respuesta para la radiación fotónica (P) que va a medirse,

definiendo la tarjeta (2) detectora un plano de tarjeta (E), y estando dispuestos los dos elementos (12, 14) detectores uno al lado de otro o uno sobre otro en el plano de tarjeta (E) sobre la tarjeta (2) detectora, y estando construida la disposición de cuerpo (30) de dispersión y elementos (12, 14) detectores esencialmente con simetría de espejo con respecto al plano de tarjeta (E), de modo que los dos elementos (12, 14) detectores son sensibles a la radiación fotónica desde ambos lados del plano de tarjeta (E) de la misma manera, para conseguir una medición de la radiación fotónica (P) en un intervalo angular de casi 360º,

caracterizado porque,

adicionalmente al cuerpo (30) de dispersión que proporciona contribuciones de dispersión para el intervalo de baja energía están dispuestas dos láminas (52a, 52b) de filtro espectrales que cambian el espectro fotónico en perjuicio de las energías por debajo de 30 keV, en el interior del cuerpo (30) de dispersión, de tal manera que

el primero (12) de los dos elementos detectores está posicionado entre las dos láminas (52a, 52b) de filtro, de modo que la radiación fotónica (P) que incide sobre el primer elemento (12) detector o bien se filtra por la lámina (52a) de filtro o bien por la otra lámina (52b) de filtro, en función de si la radiación fotónica (P) incide desde delante o desde atrás sobre el primer elemento (12) detector, estando configuradas las dos láminas (52a, 52b) de filtro igual con respecto a su efecto de filtro espectral, para conseguir para radiación fotónica (P) desde delante y desde atrás el mismo efecto de filtro espectral, y

porque el segundo de los dos elementos (14) detectores no está dispuesto entre las mismas láminas (52a, 52b) de filtro que el primer elemento (12) detector,

de modo que la radiación fotónica (P) dispersada por el cuerpo (30) de dispersión y filtrada de manera espectral por una de las dos láminas (52a, 52b) de filtro que incide sobre el primer elemento (12) detector en particular con energías entre 10 keV y 30 keV presenta otra distribución espectral que la de la radiación fotónica (P) dispersada por el cuerpo (30) de dispersión que incide sobre el segundo elemento (14) detector.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/009416.

Solicitante: GSI HELMHOLTZZENTRUM FUR SCHWERIONENFORSCHUNG GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PLANCKSTRASSE 1 64291 DARMSTADT ALEMANIA.

Inventor/es: VOGT,KARSTEN, FEHRENBACHER,Georg, FESTAG,JOHANNES GEORG, GROSAM,SEBASTIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE RADIACIONES NUCLEARES O DE RAYOS X (análisis... > Medida de los rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares... > G01T1/11 (Dosímetros termoluminiscentes)

PDF original: ES-2453484_T3.pdf

 

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Dosímetro local para medir la dosis equivalente ambiental de radiación fotónica y procedimiento para la lectura.

Fragmento de la descripción:

Dosímetro local para medir la dosis equivalente ambiental de radiación fotónica y procedimiento para la lectura.

Campo de la invención La invención se refiere a un dosímetro local para medir la dosis equivalente ambiental de radiación fotónica y a un procedimiento para leer un dosímetro local de este tipo.

Antecedentes de la invención Durante el manejo de sustancias radiactivas así como durante el funcionamiento de aceleradores, instalaciones de rayos X y emisores de radiación parásita, para la protección de las personas deben disponerse zonas de protección frente a la radiación, en las que en cada caso se aplican determinadas normas de protección. Esto hace necesaria una supervisión, es decir, una medición continua de la radiación. Para ello se utilizan los denominados dosímetros.

Para la supervisión de la protección frente a la radiación, en particular en aceleradores, además de la medición del nivel del haz de neutrones también es necesaria la medición de la radiación fotónica. Con la entrada en vigor del nuevo reglamente de protección frente a la radiación y el reglamento sobre protección frente a daños por rayos X deben utilizarse magnitudes nuevas para la dosis local/dosis en personas. El tamaño de la dosis necesario hasta ahora “dosis equivalente fotónica Hx” se sustituye por el tamaño de la dosis “dosis equivalente ambiental H* (10) ” para radiación penetrante.

El tamaño de la dosis necesario hasta el momento se basa en la dosis que se genera por la radiación de manera libre en el aire; el nuevo tamaño de la dosis se define por la dosis que se produce por la misma radiación a una profundidad de 10 mm en un cuerpo de ensayo normalizado (esfera ICRU; ICRU = International Commission on Radiation, Units and Measurements, Comisión Internacional de Unidades y Medidas Radiológicas) . La definición es la siguiente: La dosis equivalente ambiental H* (10) en el punto de interés en el campo de radiación verdadero es la dosis equivalente que se produciría en el campo de radiación alineado y expandido correspondiente a una profundidad de 10 mm en la esfera ICRU sobre el vector del radio opuesto a la dirección de incidencia del rayo.

Existen dosímetros locales activos, es decir, electrónicos, y dosímetros locales pasivos. Como monitores activos se conocen, por ejemplo, dosímetros de centelleo, tubos contadores de Geiger-Müller, tubos contadores proporcionales y cámaras de ionización.

Por el documento DE 697 11 199 T2 se conoce un dosímetro para radiación gamma y de rayos X de baja energía con el que entre otras cosas puede medirse la dosis equivalente ambiental H*. Este dosímetro utiliza un fotodiodo a base de silicio y un segundo detector a base de diamante, cuyas señales de medición se procesan electrónicamente mediante preamplificadores de corriente y convertidores de analógico a digital.

Con los monitores activos, por ejemplo del tipo FHZ 600A (distribución Thermo Electron, Erlangen) se detectan los niveles de la radiación gamma producida por ejemplo en el recinto de experimentación EH así como en el campo de los experimentos con el sincrotrón de la asociación para la investigación de iones pesados mbH. Los monitores activos tienen la desventaja de que son complejos y caros y requieren una conexión de corriente o que su batería tiene que cambiarse regularmente. Además, en el caso de pulsos de radiación intensos cortos, que pueden aparecer en particular en aceleradores de funcionamiento pulsado, pueden sufrir una sobremodulación, lo que puede tener como consecuencia un falseamiento del resultado de supervisión. Por tanto, para la medición de radiación de rayos X y radiación gamma pulsada se utilizan preferiblemente dosímetros pasivos.

Por el documento DE 1 489 922 se conoce un procedimiento para medir la dosis de radiación esencialmente por debajo de 45 keV. A este respecto dos elementos de medición de vidrio de fosfato se dotan de fundas diferentes para obtener una medición independiente de la energía por formación de diferencia. Además, la radiación entre 40 y 80 keV quedará sin considerar porque estos valores de medición se anulan en la formación de diferencia.

Los dosímetros locales pasivos contienen normalmente un elemento detector pasivo, que recibe y almacena la radiación incidente debido a procesos físicos sin la necesidad de corriente eléctrica. Un ejemplo típico para ello son los detectores de termoluminiscencia (TLD) . Los detectores de termoluminiscencia contienen por ejemplo cristales de fluoruro de litio de los isótopos 6LiF o 7LiF, diferenciándose 6LiF y 7LiF en el comportamiento de respuesta para la radiación neutrónica, aunque para la radiación fotónica presentan el mismo comportamiento de respuesta. Los detectores de termoluminiscencia de este tipo pueden obtenerse, por ejemplo, de la empresa Thermo Electron GmbH. Sobre tarjetas detectoras de termoluminiscencia hay por ejemplo cuatro cristales de 7LiF. Las tarjetas detectoras irradiadas se evalúan en una máquina automática. Además, en un procedimiento de calentamiento se detecta la luz emitida por los TLD por medio de fotomultiplicadores y se registran denominadas curvas de brillo. A través de las curvas de brillo medidas se determina la dosis.

Por el documento DE 39 03 113 A1 se conoce un dosímetro con una tarjeta de dosímetro con los cristales de fluoruro de litio mencionados anteriormente. A este respecto, sin embargo, no se trata de un dosímetro local, sino deun dosímetro para personas y a este respecto, sobre todo, del diseño de la tarjeta detectora. Ésta deberá tener una

configuración cuadrada para aumentar la distancia de los cristales. Los dosímetros para personas están configurados normalmente en forma de placa, una denominada “badge”. En “Estimation of ambient dose equivalent from environmental radiation using a CaSO4 thermoluminescence dosemeter” de A.R. Lakshmanan et al. en Radiation Protection Dosimetr y vol. 32, n.º 2 págs. 127-130, 1990, ISSN: 0144-8420 se propone utilizar una placa de este tipo como dosímetro ambiental. A este respecto se describen estimaciones para el comportamiento de respuesta con filtros metálicos y ventanas de plástico. En “Li:Mg, Cu, P based environmental dosemeter and dose calculation algorithm” de O.R. Perr y et al. en Radiation Protection Dosimetr y vol. 85, n.os 1-4 págs. 273-281, 1999, ISSN: 0144-8420 se describe un algoritmo de cálculo para una placa.

Se conocen dosímetros locales H* (10) de la empresa Seibersdorf Research, que contienen una tarjeta de dosímetro de aluminio con cuatro chips de fluoruro de litio. Las tarjetas de dosímetro están soldadas en una lámina de material compuesto de plástico para la protección frente al ensuciamiento y se insertan desde arriba en un intersticio abierto en un cilindro de plástico (véase también “The use of the Monte Carlo simulation technique for the design of an H*10 dosemeter based on TLD-100” de C. Hranitzky et al. en Radiation Protection Dosimetr y vol. 101 nos 1-4, págs. 279282, 2002, ISSN: 0144-8420 así como el 11º International Congress of the International Radiation Protection Association, 23-28 de mayo de 2004, España, “Prototype Development of a Thermoluminescence Dosimeter Based on Monte Carlo Simulation Methods” de C. Hranitzki et al.) . A continuación se cierra el dosímetro con un capuchón protector de aluminio revestido con polvo para colocarse o colgarse en el lugar de medición y realizar una medición durante un periodo de medición de 3 meses.

En estos dosímetros locales es desventajoso inicialmente que la capacidad de respuesta de los detectores de termoluminiscencia presente una fuerte dependencia de la energía. Por normas legales, por... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dosímetro (1) local para medir la dosis equivalente ambiental (H* (10) ) de radiación fotónica (P) que comprende:

un cuerpo (30) de dispersión para la radiación fotónica (P) , que proporciona contribuciones de dispersión para el intervalo de baja energía de la radiación fotónica, una tarjeta (2) detectora incrustada en el cuerpo (30) de dispersión con al menos un primer par (10) de elementos (12, 14) detectores sensibles a la radiación fotónica con el mismo comportamiento de respuesta para la radiación fotónica (P) que va a medirse,

definiendo la tarjeta (2) detectora un plano de tarjeta (E) , y estando dispuestos los dos elementos (12, 14) detectores uno al lado de otro o uno sobre otro en el plano de tarjeta (E) sobre la tarjeta (2) detectora, y estando construida la disposición de cuerpo (30) de dispersión y elementos (12, 14) detectores esencialmente con simetría de espejo con respecto al plano de tarjeta (E) , de modo que los dos elementos (12, 14) detectores son sensibles a la radiación fotónica desde ambos lados del plano de tarjeta (E) de la misma manera, para conseguir una medición de la radiación fotónica (P) en un intervalo angular de casi 360º,

caracterizado porque,

adicionalmente al cuerpo (30) de dispersión que proporciona contribuciones de dispersión para el intervalo de baja energía están dispuestas dos láminas (52a, 52b) de filtro espectrales que cambian el espectro fotónico en perjuicio de las energías por debajo de 30 keV, en el interior del cuerpo (30) de dispersión, de tal manera que el primero (12) de los dos elementos detectores está posicionado entre las dos láminas (52a, 52b) de filtro, de modo que la radiación fotónica (P) que incide sobre el primer elemento (12) detector o bien se filtra por la lámina (52a) de filtro o bien por la otra lámina (52b) de filtro, en función de si la radiación fotónica (P) incide desde delante o desde atrás sobre el primer elemento (12) detector, estando configuradas las dos láminas (52a, 52b) de filtro igual con respecto a su efecto de filtro espectral, para conseguir para radiación fotónica (P) desde delante y desde atrás el mismo efecto de filtro espectral, y

porque el segundo de los dos elementos (14) detectores no está dispuesto entre las mismas láminas (52a, 52b) de filtro que el primer elemento (12) detector,

de modo que la radiación fotónica (P) dispersada por el cuerpo (30) de dispersión y filtrada de manera espectral por una de las dos láminas (52a, 52b) de filtro que incide sobre el primer elemento (12) detector en particular con energías entre 10 keV y 30 keV presenta otra distribución espectral que la de la radiación fotónica (P) dispersada por el cuerpo (30) de dispersión que incide sobre el segundo elemento (14) detector.

2. Dosímetro (1) local según la reivindicación 1,

en el que la tarjeta (2) detectora presenta un segundo par (20) de elementos (22, 24) detectores sensibles a la radiación fotónica idéntico al primer par (10) ,

en el que el primero de los dos elementos (22) detectores del segundo par (20) está posicionado entre dos láminas (62a, 62b) de filtro, de modo que la radiación fotónica (P) que incide sobre el primer elemento (22) detector del segundo par 20 se filtra o bien por la lámina (62a) de filtro o bien por la otra lámina (62b) de filtro, en función de si la radiación fotónica (P) incide desde delante o desde atrás sobre el primer elemento (22) detector del segundo par (20) , estando configuradas las dos láminas (62a, 62b) de filtro del primer elemento (22) detector del segundo par

(20) igual con respecto a su efecto de filtro espectral, para conseguir para radiación fotónica (P) desde delante y desde atrás el mismo efecto de filtro espectral, y en el que las láminas (62a, 62b) de filtro del primer elemento (22) detector del segundo par (20) y las láminas (52a, 52b) de filtro del primer elemento (12) detector del primer par (10) están configuradas igual con respecto a su efecto de filtro espectral,

en el que el segundo (24) de los dos elementos detectores del segundo par (20) no está dispuesto entre las mismas láminas (62a, 62b) de filtro que el primer elemento (22) detector del segundo par (20) , de modo que la radiación fotónica (P) que incide sobre el segundo elemento (24) detector del segundo par (20) presenta otra distribución espectral que la radiación fotónica (P) filtrada de manera espectral que incide sobre el primer elemento (22) detector del segundo par (20) .

3. Dosímetro (1) local según la reivindicación 1 ó 2, en el que los elementos (12, 14, 22, 24) detectores son elementos detectores de termoluminiscencia y/o en el que el cuerpo (30) de dispersión está fabricado de un plástico, que esencialmente sólo está compuesto por átomos de carbono e hidrógeno.

4. Dosímetro (1) local según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (30) de dispersión en al menos un plano transversal al plano de tarjeta (E) tiene simetría de rotación.

5. Dosímetro (1) local según la reivindicación 2 y 4, en el que el primer y segundo par (10, 20) de elementos (12, 14, 22, 24) detectores están dispuestos con simetría de espejo con respecto al eje del cilindro (S) .

6. Dosímetro (1) local según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (30) de dispersión está dividido a lo largo del plano de tarjeta (E) en dos mitades (32a, 32b) , pudiendo moverse las dos mitades (32a, 32b) entre un estado abierto y un estado operativo cerrado una respecto a otra, en el que las dos mitades (32a, 32b) en el estado operativo cerrado están unidas entre sí de manera separable y forman una cavidad interna, en la que está incrustada la tarjeta (2) detectora, y en el que la tarjeta (2) detectora en el estado abierto puede insertarse y extraerse.

7. Dosímetro (1) local según la reivindicación 6, en el que las dos mitades (32a, 32b) están unidas entre sí de manera que pueden girar alrededor de un eje perpendicular al plano de tarjeta (E) y pueden girarse entre el estado abierto y el estado operativo cerrado una respecto a otra para encerrar la tarjeta (2) detectora en la cavidad del cuerpo (30) de dispersión cerrada por todos los lados en el estado operativo, y poder insertar y extraer la tarjeta (2) detectora en el estado abierto.

8. Dosímetro (1) local según la reivindicación 6 ó 7, en el que las dos láminas (52a, 52b) de filtro en, en cada caso, una de las dos mitades (32a, 32b) están fijadas en puntos entre los que llega a disponerse el primer elemento (12) detector, cuando en el estado operativo está incrustado en la cavidad entre las dos mitades (32a, 32b) .

9. Dosímetro (1) local según la reivindicación 6, 7 u 8, en el que las dos mitades (32a, 32b) en el estado operativo están rodeadas por una funda protectora esencialmente ineficaz de manera espectral.

10. Dosímetro (1) local según la reivindicación 9, en el que la funda protectora está compuesta por plástico.

11. Dosímetro (1) local según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (30) de dispersión no está rodeado por una carcasa de metal.

12. Dosímetro (1) local según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las láminas (52a, 52b, 62a, 62b) de filtro están fabricadas por un material con un número atómico mayor o igual a 12.

13. Procedimiento para medir la dosis equivalente ambiental (H* (10) ) de radiación fotónica (P) en un intervalo de energía de desde 10 keV hasta 10 MeV con un dosímetro (1) local, en particular según una de las reivindicaciones anteriores, proporcionar el dosímetro (1) local en un lugar fijado expuesto a radiación, en el que el dosímetro (1) local comprende un cuerpo (30) de dispersión para la radiación fotónica (P) y una tarjeta (2) detectora con un par

(10) de elementos (12, 14) detectores sensibles a la radiación fotónica con el mismo comportamiento de respuesta para la radiación fotónica (P) que va a medirse en el interior del cuerpo (30) de dispersión, en el que el primero (12) de los dos elementos detectores está posicionado entre dos láminas (52a, 52b) de filtro, irradiar el dosímetro (1) local en el lugar fijado con radiación fotónica (P) en el intervalo de energía de al menos 10 keV a 10 Mev durante una duración de tiempo determinada, en el que la radiación fotónica (P) que incide sobre el primer elemento (12) detector se filtra por las láminas (52a, 52b) de filtro dispuestas delante y detrás del primer elemento (12) detector, leer el dosímetro (1) local tras la duración de tiempo de la irradiación, en el que el primer (12) y segundo elemento

(14) detector se leen por separado, y se determina un primer valor de medición para la dosis de radiación sobre el primer elemento (12) detector y un segundo valor de medición para la dosis de radiación sobre el segundo elemento

(14) detector, formar una suma ponderada LGW a partir del primer y segundo valor de medición, con factores de ponderación predefinidos f1, f2, que depende del grosor y el material de las láminas (52a, 52b) de filtro, calculándose la suma ponderada LGW según la siguiente fórmula: LGW =f1·MWPE+Cu+f2·MWPE, donde MWPE+Cu es el primer valor de medición, MWPE el segundo valor de medición, f1 el factor de ponderación para el primer valor de medición y f2 el factor de ponderación para el segundo valor de medición y en el que f1+f2 = 1 y los factores de ponderación f1 y f2 dependen del grosor y el material de las láminas (52a, 52b) de filtro, utilizar la suma ponderada como valor de medición para la dosis equivalente ambiental H* (10) .

14. Procedimiento para medir la dosis equivalente ambiental (H* (10) ) de radiación fotónica (P) en un intervalo de energía de desde 10 keV hasta 10 MeV con un dosímetro (1) local, en particular según una de las reivindicaciones anteriores 1-12, proporcionar el dosímetro (1) local en un lugar fijado expuesto a radiación, en el que el dosímetro (1) local comprende un cuerpo (30) de dispersión para la radiación fotónica (P) y una tarjeta (2) detectora con un primer par (10) de elementos (12, 14) detectores sensibles a la radiación fotónica con el mismo comportamiento de respuesta para la radiación fotónica (P) que va a medirse y un segundo par (20) de elementos (22, 24) detectores sensibles a la radiación fotónica con el mismo comportamiento de respuesta para la radiación fotónica (P) que va a medirse en el interior del cuerpo (30) de dispersión, en el que el primero (12) de los dos elementos detectores del primer par está posicionado entre dos láminas (52a, 52b) de filtro y el primero (22) de los dos elementos detectores del segundo par (20) está posicionado entre dos láminas (62a, 62b) de filtro, irradiar el dosímetro (1) local en el lugar fijado con radiación fotónica (P) en el intervalo de energía de al menos 10 keV a 10 MeV durante una duración de tiempo determinada, en el que la radiación fotónica (P) que incide sobre el primer elemento (12, 22) detector se filtra por las láminas (52a, 52b, 62a, 62b) de filtro dispuestas delante y detrás del primer elemento (12, 22) detector en cada caso, leer el dosímetro (1) local tras la duración de tiempo de la irradiación, en el que el primer (12) y segundo elemento (14) detector del primer par (10) y el primer (22) y segundo elemento (24) detector del segundo par (20) se leen por separado, en el que se determinan un primer valor de medición para la dosis de radiación sobre el primer elemento (12) detector del primer par (10) , un segundo valor de medición para la dosis de radiación sobre el segundo elemento (14) detector del primer par (10) , un tercer valor de medición para la dosis de radiación sobre el 5 primer elemento (22) detector del segundo par (20) y un cuarto valor de medición para la dosis de radiación sobre el segundo elemento (24) detector del segundo par (20) , y en el que se forma un primer valor de medición promediado mediante promediado del primer y tercer valor de medición y un segundo valor de medición promediado mediante promediado del segundo y cuarto valor de medición, formar una suma ponderada LGW a partir del primer y segundo valor de medición promediado, con factores de ponderación predefinidos f1, f2, que depende del grosor y el material 10 de las láminas (52a, 52b) de filtro, calculándose la suma ponderada LGW según la siguiente fórmula: LGW =f1·MWPE+Cu+f2·MWPE, donde MWPE+Cu es el primer valor de medición promediado, MWPE el segundo valor de medición promediado, f1 el factor de ponderación para el primer valor de medición promediado y f2 el factor de ponderación para el segundo valor de medición promediado y en el que f1+f2 = 1 y los factores de ponderación f1 y f2 dependen del grosor y el material de las láminas (52a, 52b) de filtro, utilizar la suma ponderada LGW a partir de los valores de medición promediados como valor de medición para la dosis equivalente ambiental H* (10) .