Presentada en el PRIMER CURSO REGIONAL DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA, auspiciado por la ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE MEDICINA NUCLEAR

1. USO DE DETECTORES EN
MEDICINA NUCLEAR
Guillermo Flórez S
Físico

2. El Hombre tiene
sensores
biológicos
naturales para
…….

4. 2. CONTAMINACIÓN
Vigilancia de zonas, objetos y contaminación
superficial en personas
MONITORES DE
CONTAMINACIÓN
Vigilancia contaminación interna (público y TE) CRC / BIO
1. IRRADIACIÓN
Radiación ambiental (público)
Vigilancia de área (TE)
MONITORES DE
RADIACIÓN
DOSÍMETROS PERSONALESVigilancia individual (TE)
Riesgos asociados a la exposición a Radiaciones
Ionizantes

5. Cualquier material que exhiba cambios por radiación
medibles, puede ser usado como detector de
radiación ionizante.
• Cambio de colores
• Cambios químicos
• Emisión de una luz visible
• Carga eléctrica
• …..
• …..
www.google.com/search?biw=1366&bih=662&tbm=isch&sa=1&ei=UEkHW9muCK-
K5wKA26GoDw&q=espectrometria+survey+meter&oq=espectrometria+survey+meter

6. La radiación interacciona con la materia mediante diversos
procesos, cuyos efectos finales son:
• Ionización de la materia con Creación de carga
• Excitación de luminiscencia
• Disociación de la materia
Medida de la corriente o impulso de voltaje
Medida de la intensidad de la luz
Medida de alteraciones en la constitución
FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA DETECCIÓN

7. Estos efectos son la base de funcionamiento de los
DETECTORES: cuentan las partículas y fotones.
ESPECTRÓMETROS: cuentan y miden la energía de la radiación.
DETECTORES
FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA DETECCIÓN

8. 1. MODO DE IMPULSO
Se registran individualmente todos los sucesos que son detectados. Es
imprescindible para hacer espectrometría de la radiación (medida de
su espectro de energías), lo que se hace a partir de la ALTURA DE LOS
IMPULSOS eléctricos generados en el sistema de medida
2. MODO DE CORRIENTE.
Al medir la corriente producida en el detector, se obtienen promedios
temporales, pero no se obtiene información individual de los sucesos
que han interaccionado
MODOS BÁSICOS DE FUNCIONAMIENTO

9. EFICIENCIA DE DETECCIÓN
• nº de sucesos detectados
• nº de sucesos ocurridos
0
N
N
  
Eficiencia absoluta:
nº impulsos registrados
nº de partículas o fotones emitidos
abs 
Eficiencia intrínseca:
nº impulsos registrados
nº de partículas o fotones que llegan al detector
i 

10. La resolución en energía es la capacidad de discernir
completamente dos líneas espectrales.
0
E
FWHM
R 
RESOLUCIÓN EN ENERGÍA

11. n: tasa real de eventos
m: tasa de impulsos registrados
Se debe a las características del detector y a la electrónica
asociada.
Tiempo mínimo entre dos eventos para que ambos sean
registrados separadamente.
Tiempo de resolución
m
m
n


1
TIEMPO DE RESOLUCIÓN

12. Detectores
gaseosos
• Cámaras de ionización
• Contadores proporcionales
• Tubos Geiger Müller (GM)
Detectores por
centelleo
• Sólido
• Líquido
Estado Solido • Detectores semi-conductores
TIPOS DE DETECTORES

13. Tipos de detectores basados en la ionización gaseosa
CÁMARA DE
IONIZACIÓN
CONTADOR
GEIGER
CONTADOR
PROPORCIONAL

14. - +
En esencia, es un recinto lleno de un gas a presión (Argon) en el que se
disponen dos electrodos a los que se les aplica una tensión de
polarización, creando por tanto un campo eléctrico en el interior del
volumen del detector
En condiciones normales, no hay circulación de corriente.
Sin embargo, el paso de radiaciones ionizantes provocará la
ionización del gas
El campo eléctrico creado impulsará las cargas liberadas hacia
el electrodo contrario
Se produce un impulso de carga que es proporcional a la
energía depositada por la radiación
DETECTORES DE IONIZACIÓN GASEOSA

15. VARIACIÓN DE LA AMPLITUD DEL IMPULSO
CON LA TENSIÓN APLICADA

16. Detectores por Ionización
Cámaras de Ionización
-
-
-
+
-
-
+
++
+
-
+
a++

17. CÁMARAS DE IONIZACIÓN
La tensión aplicada posibilita la captación de toda la carga
generada en el gas por la radiación incidente.
Pueden ser
PLANAS: con electrodos plano-paralelos.
CILÍNDRICAS: cilindro hueco con pared exterior
como cátodo y un hilo central como ánodo.
Detección X y gamma externas ε baja
Detección α y β fuentes internas ε cercana al 100%

18. 18
•Análogo a una cámara de ionización pero
con mayor tensión entre los electrodos
• Al aumentar la tensión se presenta un
fenómeno de multiplicación de carga que
aumenta el tamaño del impulso
manteniendo la proporcionalidad con la
energía depositada
• No es necesario amplificar la corriente
generada
• La geometría más adecuada es la
coaxial
• Tiene capacidad espectrométrica
CONTADOR PROPORCIONAL

19. Detectores tipo Geiger Muller
Los detectores Geiger – Muller
(GM) son unos de los tipos de
detectores de radiaciones mas
antiguos, fueron descubiertos
por Geiger y Muller en 1928, sin
embargo su simplicidad, bajo
costo y facilidad de operación
han hecho posible que se
continúen utilizando en la
actualidad. Los mismos son
utilizados en monitores de
contaminación, dosimetros,
alarmas, etc.

20. GEIGER MULLER

21. Para medir partículas alfa y
beta de bajas energías, se
utiliza una fina ventana de
Berilio u otro material que
permite la entrada de estas
partículas al volumen de gas.

22. Knoll
-
+
-
Una sola partícula incidente causa una ionización completa
Cátod
o
Ánodo
Avalancha
s
individuale
s
Fotón
UV
Quenching
Si el detector Geiger, tuviera un solo gas
(Argón), todos los iones positivos creados se
moverían lentamente del ánodo al cátodo y
finalmente alcanzarían las paredes de este,
recombinando con los electrones del cátodo, si
la energía de estos iones es suficientemente
grande estos pueden además de recombinar
desprender un electrón del cátodo, el cual
puede provocar otra descarga y así
sucesivamente. Este proceso se conoce como
quenching y en el mismo una ves que ocurre
una primera descarga el proceso se repite y el
detector entrega un tren de pulsos
continuamente. Para evitar este fenómeno los
detectores se rellenan con una mezcla de
gases, donde existe de un 5 a 10% de otro gas
llamado gas quench que evita que ocurra este
fenómeno. Uno de los defectos posibles de los
detectores GM es la perdida o agotamiento de
este gas produciendo el proceso quenching a
la salida.

23. Tiempo Muerto y Recuperación
existe un tiempo mínimo
que necesita el detector
GM para ser capaz de
contar un nuevo evento,
que viene dado por la
constante RC, este tiempo
lo llamamos tiempo
muerto. Además de este
tiempo muerto existe
otro tiempo llamado de
recuperación del detector
que es necesario antes de
poder detectar otra
descarga

24. La curva Plateau
Para poder detectar cada evento
provocado por las radiaciones,
se necesita determinar el voltaje
optimo de trabajo del detector,
para ello se coloca el detector
en un campo de radiación
constante y se va
incrementando el alto voltaje
desde cero hasta obtener la
siguiente gráfica sin exceder el
voltaje máximo de trabajo
indicado por el fabricante

25. Selector de
encendido

26. Tipos:
• Inorgánicos/Sólidos: NaI(Tl) para fotones, ZnS(Ag) para radiación alfa
• Orgánicos/Líquidos: radiación beta
Características:
• Capacidad ESPECTROMÉTRICA: la amplitud del impulso es proporcional a la E depositada
• Baja resolución en energías
• Alta sensibilidad
Cristal NaI(Tl)
Ventana
Fotocátodo TFM Amplificador
Fenómeno físico: la fluorescencia producida por la radiación en distintos
materiales se recoge en un tubo fotomultiplicador (TFM).
DETECTORES DE CENTELLEO

27. Principio de Detección
Teoría de Bandas de Energía

28. Detección de la luz emitida
Tubo Fotomultiplicador

29. Clasificación Según la forma de mostrar la información
Intensímetros y Dosímetros

30. DOSÍMETROS

31. Público Trab. Exp.
Dosimetría ambiental Dosimetría personal
Dosimetría de área
DOSIMETRÍA PERSONAL Y AMBIENTAL
Dosimetría: rama de la ciencia que se ocupa de la medida de la dosis
absorbida por un material o tejido como consecuencia de su exposición a las
radiaciones ionizantes presentes en un campo de radiación

32. fotones, beta, neutrones térmicos
Rad. Ionizante
Luz
BANDA DE VALENCIA
BANDA DE CONDUCCIÓN
Calor
Procesado:
1. Calentamiento del material (lector TL): ciclo de lectura optimizado
2. Análisis de la curva de luz: obtención del área bajo la curva
0
500
1000
1500
2000
2500
100 150 200 250 300 350
Temperatura (ºC)
IntensidadTL(u.a.)
Curva de luz
Principio físico: la termoluminiscencia es la emisión de luz cuando un
material que ha sido expuesto a radiación ionizante, es calentado. La
luz emitida es proporcional a la dosis absorbida en la exposición
DOSÍMETROS TERMOLUMINISCENTES (TLD)

33. DOSÍMETROS TERMOLUMINISCENTES
Ventajas
Reutilizabilidad
Linealidad en un amplio rango de dosis (µSv – Sv)
Equivalencia a tejido de algunos materiales: respuesta
independ. de E
Proceso de lectura fácil de automatizar
Bajo peso y tamaño reducido: óptimos para
extremidades
No necesitan baterías
Buena estabilidad a largo plazo
Muy sensibles: umbral de detección bajo (~ µSv)
Posibilidad de utilización en campos mixtos
Inconvenientes
La información dosimétrica se destruye en el proceso de lectura: las
trampas quedan vacías y el dosímetro borrado
Pérdida de señal TL o “fading” por estimulación térmica u óptica
Estructura compleja de la curva de luz (varios picos TL)

34. Evaluación: la densidad óptica (ennegrecimiento) se relaciona con la dosis
equivalente personal mediante una calibración adecuada
fotones, beta, neutrones térmicos
DOSÍMETROS DE PELÍCULA
Principio físico: Formación de pares e- - Ag+ al incidir la radiación
sobre una emulsión de cristales microscópicos de AgBr
suspendidos en un medio gelatinoso (“imagen latente”)
Procesado:
1. Extracción de la película del sobre protector
2. Revelado: los iones Ag+ se reducen a Ag
metálica >>> ennegrecimiento
3. Fijado y lavado: se eliminan las partículas
AgBr no afectadas por radiación
4. Densitometría: medida de la densidad óptica
en las distintas zonas

35. DOSÍMETROS DE PELÍCULA FOTOGRÁFICA
Inconvenientes
No son reutilizables: incrementa los costes
Proceso de revelado y evaluación complejos, difícil automatización
Elevado umbral de detección (0,20 mSv)
Problemas de saturación a dosis moderadas (> 50 mSv)
La extracción, revelado, fijado y lavado en cámara oscura
Material inestable frente a factores ambientales: luz, calor,
humedad
Ventajas
Permiten una evaluación selectiva en campos mixtos
La película revelada aporta información sobre el tipo
y E de radiación
Constituye un registro permanente
Permiten la reevaluación de la dosis
Bajo peso
No necesitan baterías

36. Principio físico:
Tubos Geiger-Müller: ionización en gases
Diodos de Si: creación de pares e-h en la zona activa del detector
Procesado:
Lectura directa: dosis y tasa de dosis
Calibración: individual
Uso principal: dosímetro operacional
Doble acceso:
Pantalla del dosímetro
Lector conectado a PC
fotones, beta, neutrones
DOSÍMETROS ELECTRÓNICOS

37. Dosímetros de Fibra de
Cuarzo (tipo lapicera)
•Permiten evaluar la dosis
personal en forma directa.
•No sustituyen la
dosimetría personal.
•Se fabrican para detectar
radiación X y gamma

40. FUNCIONAMIENTO

41. FALLAS COMUNES EN UN
ACTIVÍMETRO
1. Alta corriente de fondo que podría exceder en mucho la
“corriente propia” original del instrumento. Un alto valor
para se asocia, a menudo, con una baja resistencia
eléctrica de los aisladores externos del detector a “masa”.
2. Suciedad sobre esos aisladores y, principalmente,
condensación de humedad, son causa posible y frecuente
de baja resistencia de aislación.
3. Humedad en la Cámara
4. Daño del amplificador electrométrico
5. La estabilidad de la fuente

42. CONTROL DE CALIDAD
• IAEA-TECDOC-317 Quality Control of Nuclear Medicine Instruments
Para asegurar el buen funcionamiento del
instrumento se deben realizar una serie de
pruebas.
Operación regular del equipo: cada día que el
medidor de actividad se hace un control
operacional simple de reproducibilidad y
respuesta de fondo.
Ensayos periódicos de referencia: para controlar
la precisión, exactitud y linealidad de respuesta
del instrumento.

43. PRUEBAS DEL ACTIVÍMETRO
Esencialmente los ensayos para el mantenimiento
consistirán en
1. Ensayo de referencia de precisión y exactitud en la
medición de actividad.
2. Ensayo de referencia de linealidad de respuesta en la
medición de actividad.
3. Ensayo de referencia de respuesta al fondo.

44. FUENTES RADIACTIVAS
Radinucleído Energía Gamma Vida Media
Actividad Conveniente
57Co 122 kev 271 d
5 mCi
133Ba 81; 356 kev 10.7 a
250  Ci
137Cs 662 kev 30.0 a
200  Ci
60Co 1173; 1332 kev 5.27 a
50  Ci

45. PROCEDIMIENTO
El Procedimiento se debe repetir para cada una de las fuentes radiactivas disponibles
para el Ensayo.
• Seleccionar las condiciones operacionales apropiadas para el radionucleído en
consideración. Esperar con el equipo encendido el tiempo suficiente para lograr una
lectura estable.
• Notar y registrar la lectura del fondo. Esta lectura deberá ser sustraída de las
siguientes medidas de actividad que se realicen. En forma alternativa, si se dispone
de un control de ajuste de cero, llevar a cero la indicación del instrumento.
• Insertar la fuente radiactiva en el contenedor de medición, en una ubicación
reproducible. Introducir este contenedor en el instrumento. Utilizar la herramienta de
manejo de fuentes.
• Permitir el suficiente tiempo para estabilizar la lectura.
Medir y registrar la actividad, restando la lectura del fondo.
• Realice un numero de N mediciones sucesivas.
• Retirar el contenedor de fuentes del instrumento. Retire la fuente y colóquela en su
blindaje. Utilizar la herramienta de manejo de fuentes.

47. ANÁLISIS DE RESULTADOS
• Precisión: (( Ai - A ) / A ) * 100%
• Exactitud: ((A - C) / C ))* 100%
5%
10%

48. MÉTODO 1: Decaimiento MÉTODO 2: Fuentes Graduadas

50. Medida de Contaminación
ACF
i
*
1

 
sis
BGK
A
MM
C
 **


 Eficiencia de la fuente de contaminación (εs,): 0,25 para (0,15 MeV˂Eβmax˂0,4 MeV)
 Eficiencia de la fuente de contaminación (εs,): 0,5 para (Eβmax ˃0,4 MeV)
 
FA
MM
C
sis
BGK
*** 



51. VERIFICACIONES NECESARIAS ANTES
DE UTILIZAR UN MONITOR DE RADIACIÓN
Cubierta de material
equivalente a tejido
(radiación gamma)
Detector desnudo
(radiación beta)
• Verificación del estado de las pilas o baterías
• Ajuste del cero
• Verificación del funcionamiento con la fuente
de comprobación