UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FÍSICA Y NATURALES

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

ESTUDIO DE LA DEPENDENCIA ANGULAR DE DETECTORES DE RADIACIÓN BETA Y GAMA EM CAMPOS DE RADIACIÓN BETA

MARIA ISABEL LEVIT

Tesis de licenciatura apresentada em el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de Buenos Aires para obtención del título de Licenciada en Física

Directora de los trabajos: Dra. Linda V. E. Caldas

SAO PAULO/BRASIL

1989

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FÍSICAS Y NATURALES

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

ESTUDIO DE LA DEPENDENCIA ANGULAR DE DETECTORES DE

RADIACIÓN BETA Y GAMA EN CAMPOS DE RADIACIÓN BETA

HARÍA ISABEL LEVIT

T e s i s de l i c e n c i a t u r a a p r e s e n t a d a e n e l D e p a r t a m e n t o d e F f s i c a de l a F a c u l t a d de C i e n c i a s E x a c t a s de l a U n i v e r s i d a d d e B u e n o s A i r e s p a r a o b t e n c i ó n d e l t í t u l o d e L i c e n c i a d a

e n F í s i c a .

D i r e c t o r a de l o s t r a b a j o s ; D r a . L i n d a V. E . C a l d a s .

SAO PAULO/BRASIL

1989

n r r U E H G U NUCLEAR/SP - lPE»

1EBICAT0RIA

A MIS P A D R E S , que con la i n f r a e s t r u c t u r a que me proporcionaron

hicieron posible mi dedicación a es te t raba jo , y que durante tanto

tiempo y con t a n t a paciencia esperaron e s t e momento.

A MIS H IJOS, que sintieron en la piel e l sacr i f ic io que significa que

su mamá se t r a n s f o r m e en Licenciada, un poco sin entender de que

se t r a t a y con muchas "saudades".

COMISSAO NAC1CN/L LE ENERGÍA NUCLEAR/SP - JPOl

(

A6RABECIMIEHTOS

A la Dra Linda V. E. Caldas/ por su conceptuada y eficiente orientación y por el indispensable estímulo brindado siempre y» principalmente» en las horas de desespero

Al Dr. José Federico Uesterkamp» sin cuja valiosa intervención este trabajo no hubiera sido posible.

Al IPEN por las instalaciones» laboratorios e infraestructura.

A Marcos Xavier» por sus ideas locas que simpre acabaron -f une i oreando .

A María da Penha P. Albuquerque» por los datos» sugestiones» y experiencias que siempre compartió conmigo.

A Cleber Nogueira de Souza» por ensenarme a usar el Micro» por las tabelas y por su paciencia y colaboración.

\

y

A Marco Antonio Batistella» por ayudarme a comprender la filosofía de la propagación de errores.

A Adriana C. de Almeida» por aquella tarde a última hora.

A Diana H.de Arroyuelo» por la reiterada y paciente revisión del castellano y de la dactilografía.

A todos los que» de una forma o de otra» con cosas mas evidentes o aparentemente intrascendentes» m e dieron una mano cuando precisé.

constó « o » . « K u a " R / S P ' m

I N D I C E

1. INTRODUCCIÓN

2. OBJETIVOS

3. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1 Fuentes

3.2 Disposición Experimental

3.3 Caracter ís t icas Principales de I03 Detectores Util izados

3.4 Procedimientos

4. RESULTADOS

5. CONCLUSIONES

6. REFERENCIAS

Q Û U I & A Û N A C ; C K ; L C E E N E R G Í A N U C L E A R / S P - I P E H

ESTUDIO DE LA DEPENDENCIA ANGULAR DE DETECTORES DE RADIACIÓN BETA Y GAMA EN CAMPOS DE RADIACIÓN BETA

1. INTRODUCCIÓN

Em varios materiales radioactivos puede observarse

radiación beta y gama simultáneamente ftmbos tipos de radiación

ya fueron investigados desde hace aproximadamente 98 anos* pero

mientras la dosimetría gama es posible con buena precisíoni la

dosimetría beta presenta todavía varios problemas no resueltos.

La contribución de la radiación beta a la tasa de dosis es» casi

siempre/ en la práctica» despreciada, a pesar de que en las

irradiaciones parciales de cuerpo la tasa de dosis beta puede

tener un signif icado decisivo ^ .

El Laboratório de Calibración del Instituto de Pesquisas

Energéticas y Nucleares (IPEN> posee un Sistema Patrón Secundario

de Radiación Beta con fuentes de 9 0 S r + 9 0 Y , 2 9 4 T 1 y 2 0 4 P m . Como

detector se usa una câmara de ionización especial llamada Câmara

de Extrapolación.

Una dosimetría de la radiación beta, realizada con

exactitud » necesita del conocimiento del espectro y de la tasa

de dosis absorbida del campo de radiación en el cual el dosímetro

es utilizado. La obtención de datos de este tipo presenta diversas

dificultades» sea experimentalmente o por cálculos ^.

4

Las industrias que utilizan radiación beta ( 9 0Sr, 3 5 K r ,

e tc..) en los medidores nucleares para controlar el espesor de

materiales textiles/ laminados- cigarrillos, etc..., necesitan

que sus detectores portátiles de radiación también sean

calibrados con radiación beta» por ocasión de su calibración

anual .

Los ' detectores de radiación beta y gama (llamados

detectores beta-gama)/ cuando pos icionados en campos de radiación

beta presentan una dependencia direccionah debido a la forma

geométrica de suas sondas. Este hecho fué observado . para

dosímetros t ermol um i n i scent es* ' * > dosímetros fotográficos

etc.. .

Por otro lado, la dependencia energética de los detectores

portátiles ha sido mas estudiada que la dependencia direccional

en campos de radiación beta .

La dosimetría de la radiación beta se ha mostrado tan

relevante últimamente que se han organizado ya tres eventos

importantes sobre el toma 8,9»10

Muchos de los instrumentos más comunmente usados para el

monitoreo de campos de radiación beta poseen respuestas

fuertemente dependientes de la energía. Las cámaras de ionización

usadas en tales aplicaciones son frecuentemente proyectadas para

medir exposición en campos de fotones y consiguen estimar

dosis de radiación beta, cuando se incorpora al proyecto una

5

ventana fina en una de las caras del detector, lo que permite la

penetración de la radiación beta cuando esta ventana se encuentra

expuesta. Las otras paredes del detector son normalmente de mayor

espesor cuando comparado con el alcance de la radiación beta

i nci dente .

Las câmaras de ionización de extrapolación se utilizan

extensamente para medir tasas de dosis de fuentes beta en los

laboratorios. Sin embargo estas no son adaptables al trabajo de

monitoreo de campo. Por eso las cámaras de ionización de ventana

fina son más usadas en campo con la aplicación de factores de

corrección para dar cuenta de la dependencia energética y de

otros factores geométricos. Las cámaras de ionización de paredes

delgadas son las que poseen condiciones más adecuadas para la

medición de dosis en campos de radiación beta, por causa de la

poca penetrabi 1 i dad de la radiación beta. Sin embargo estas

cámaras son del orden de diez veces más caras que los monitores \

con detectores del tipo Geiger flui ler, lo que las torna poco t

viables comercialmente en la mayoría de los casos.

Los instrumentos más usados en la industria son los

monitores beta-gama con sondas tipo G. M. interna o externa con

una ventana fina y una tapa para uso apenas en campos gama. En

los aparatos de este tipo el espesor de las paredes está

proyectado para permitir la ocurrencia de equilibrio electrónico

en campos de radiación gama en la banda de e n e r g í a s del 6 0 C o y

6

Ò Ò M t è S Â O N A C I O N A L C E t ^ P G V - N U C l E A R / S P - IPEf l

En La p r a c t i c a » d e b i d o a la a b s o r c i ó n de la r a d i a c i ó n be ta

en l a s paredes g r u e s a s d e l d e t e c t o r » e l i n s t r u m e n t o da una

i n f o r m a c i ó n que r e p r e s e n t a l a d o s i s media en su v o l u m e n s e n s i b l e

y» g e n e r a l m e n t e » s u b e s t i m a e l v a l o r r e a l de la d o s i s abso rb ida

p r i n c i p a l m e n t e en e l caso de r a d i a c i ó n beta de ba ja e n e r g í a o en

casos en que e l d e t e c t o r debe e n t r a r en c o n t a c t o o l l e g a r c e r c a de

las f u e n t e s de r a d i a c i ó n » en cuyo caso e l vo lumen s e n s i b l e d e l

i n s t r u m e n t o no e s u n i f o r m e m e n t e i r r a d i a d o , s u b e s t i m á n d o s e l a

11 12 d o s i s por un f a c t o r que puede v a r i a r e n t r e 18 y 188 l L , i e -

2 . OBJETIVOS

El o b j e t i v o p r i n c i p a l de e s t e t r a b a j o es e s t u d i a r de forma

s i s t e m á t i c a l a r e p u e s t a de i n s t r u m e n t o s p o r t á t i l e s de moni t o r e o

be ta -gama mas comunmente u t i l i z a d o s » en campos de r a d i a c i ó n be ta

en d i f e r e n t e s c o n f i g u r a c i o n e s g e o m é t r i c a s » r e p r e s e n t a d a s por e l

á n g u l o de i n c i d e n c i a de l a r a d i a c i ó n sob re la v e n t a n a ^del

d e t e c t o r v a r i a n d o l a s d i s t a n c i a s f u e n t e - d e t e c t o r cuando es

n e c e s a r i o . Se p r e t e n d e e s t i m a r en cada caso cua l e s e l e r r o r que

s e come te a l p o s i c i o n a r e l i n s t r u m e n t o de forma no t o t a l m e n t e

f r o n t a l en r e l a c i ó n a la f u e n t e » o sea para á n g u l o s muy p r ó x i m o s

a c e r o .

En e l caso de á n g u l o s v a r i a n d o e n t r e B y 9 8 ° se desea

o b t e n e r un método de c o r r e c c i ó n para l a s medidas tomadas cuando

e l d e t e c t o r t enga que s e r c o l o c a d o en p o s i c i ó n no c o n v e n c i o n a l en

r e l a c i ó n a l a f u e n t e de r a d i a c i ó n .

7

3. MATERIALES V HETODQS

3.1 Fuentes

El c o n j u n t o de f u e n t e s u t i l i z a d o e n estas e x p e r i e n c i a s

f o r m a parte de u n S i s t e m a P a t r ó n S e c u n d a r i o / q u e se e n c u e n t r a

instalado y o p e r a n d o e n el L a b o r a t ó r i o de C a l i b r a c i ó n del

I n s t i t u t o de P e s q u i s a s E n e r g é t i c a s y N u c l e a r e s , C N E N / S P .

El c o n j u n t o aparece e n la f i g u r a 3.1.1 y f u é p r o y e c t a d o

por el Physikalisch-Techni sene B u n d e s a n s t a l t < P T B , B r u n s w i c k /

A l e m a n i a ) y fabricado por A m e r s h a m Buchler Co, ( A l e m a n i a ) . Posee

u n Certificado de C a l i b r a c i ó n e m i t i d o por el PTB. E n la caja de

m a d e r a se e n c u e n t r a fijado el b l i n d a j e ( i z q u i e r d a ) d o n d e se

g u a r d a n las f u e n t e s / d o s de e l l a s de 9 0 S r + 9 e Y (74 MBq y

1859 M B q ) . u n a de 2 0 4 T l ( 1 8 , 5 M B q ) y u n a de 1 4 7 P m < 5 1 8 M B q ) . Las

f u e n t e s se g u a r d a n e n r o s c a d a s e n el b l i n d a j e de d o n d e p u e d e n ' s e r

retiradas c o n el a u x i l i o de u n a pinza especial c o n p r o t e c c i ó n de

plástico t r a n s p a r e n t e / para s u uso e n el soporte para f u e n t e s .

D e n t r o de la caja se e n c u e n t r a n t a m b i é n dos d i s t a n c i a d o r e s de

2 0 y 30 c m u s a d o s para m a r c a r las d i s t a n c i a s de c a l i b r a c i ó n e n t r e

f u e n t e y detector.

Los e m i s o r e s r a d i o a c t i v o s s o n e n r o s c a d o s e n el soporte para

f u e n t e s ( c e n t r o ) d o n d e p u e d e n p e r m a n e c e r e n la c o n d i c i ó n cerrada

o e x p u e s t a . El o b t u r a d o r e x i s t e n t e a la salida del haz de

r a d i a c i ó n es c o n t r o l a d o por u n a u n i d a d e l e c t r ó n i c a ( d e r e c h a ) . El

t i e m p o d e t r a n s i t o del obturador e n t r e las p o s i c i o n e s c e r r a d o y

8

Partes principales del Sistema Patrón Secundari o de Radia cion Beta. Izquierda» Cana para transporte y blindaje Dará 4 "fuentes Centro: Soporte nara fuentes con filtro. Derecha: Unidad de control del obturador.

CQIBS6W KACCH . U I N W

abierto es de 8/01 seg. La unidad de control permite la

aplicación de una dosis absorbida preseleccionada. Para esto basta

seleccionar en el aparato el tiempo calculado de irradiación» en

segundosi que es controlado por un reloj interno de cuarzo.

Tres de las cuatro fuentes son usadas conjuntamente con

filtros planos, lo -que proporciona un área de calibración

específica con tasa de dosis absorbida en aire uniforme» de

aproximadamente 18 cm de diámetro a las distancias de calibración

de cada fuente. Esta dimensión permite la ' realización de

calibraciones do instrumentos de ¿rea grande» como as el casó de

las cámaras de extrapolación. La fuente de mayor actividad es

utilizada cuando se requieren grandes dosis absorbidas y por eso

está calibrada a una distancia de 11 cm y se utiliza sin filtro.

El campo de radiación de esta fuente es menos uniforme y puede

ser usado para la calibración de dosímetros de pequeño volumen 1

sensible» como por ejemplo las cámaras de ionización de bolsillo.

Por tratarse de un sistema patrón» posee un certificado de

calibración PTB para cada fuente emisora* que incluye los valores

de tasa de dosis absorbida en aire y en tejido. Las principales

características de las fuentes del conjunto patrón Buchler, de

acuerdo a las informaciones del laboratorio PTB 1 3 están en las

Tablas 3.1.1 y 3.1.2.

10

T a b l a 3 . 1 . 1 - C a r a c t e r í s t i c a s d e l a s f u e n t e s

R a d i o n u c 1 e i d o 1 4 ? P m 2 0 4 T I 9 0 S r + 9 e Y 9 0 S r + 9 0 Y

A c t i v i d a d n o m i n a l

< m C i ) 1 4 8 , 5 5 0

E s p e s o r d e l i n -v ó l u c r o d e P l a t a

< n i g / c m ! ) 5 ± 1 2 8 + 3 5 0 + 5 5 8 ± 5

E n e r g í a m e d i a d e l a p a r t í c u l a b e t a

< M e U > 6 , 0 6 0 , 2 4 8 , 8 8 0 , 8 6

M a t e r i a l d e l f i l t r o H o s t a p h a n H o s t a p h a n H o s t a p h a n

D i m e n s i o n e s d e l l o s F i l t r o s

l

1 d i s c o d e 5 c m d e r a d i o y d e

1 0 0 /u,m d e e s p e s o r c / o r i f i c i o c e n t r a l d e 8 , 9 7 5 d e r a d i o .

1 d i s c o d e 4 c m d e r a d i o y d e

5 8 ¿ ¿ m d e e s p e s o r , ,

m a i s 1 d i s c o d e 2 , 7 5 c m d e r a -d i o e 1 9 0 fjcm d e e s -p e s o r .

3 d i s c o s c o n c é n t r i c o s , c o m

l 9 8 / u , m d e e s p e s o r y d e r a d i o s 2 , 3 e 5 c m .

T a s a d e d o s i s a b s o r b i d a e n

a i r e , B c < J u . G y / ' s >

0 , 2 1 3 2 0 , 2 5 4 4 1 , 7 8 7 5 1 8 , 4

D i s t a n c i a d e c a l i b r a c i ó n

( c m ) 2 8 , 0 3 0 , 8 3 8 . 0 1 1 . 8

F e c h a d e r e . f e r e n c i a 1 2 . 1 . 8 1 8 9 . 1 . 8 1 1 2 . 1 . 8 1 0 4 . 2 . 8 1

11

CÓM15SA0 MAC iGN í fc¿M*WSNUCLEAR /SP IPEN

T a b l a 3.1.2= C a r a c t e r í s t i c a s d e l o s r a d i o n u c l e i d o s

R a d i o n u c l e i d o P e r í o d o E n e r g í a m á x i m a O t r o s t i p o s

< a ñ o s ) d e l e s p e c t r o d e r a d i a c i ó n

b e t a

absorbida en un medio sólido a partir de la ionización en

pequenos volúmenes de gas dentro del medio en cuestión. Las

medidas de corriente de ionización fueron realizadas acoplando la

cámara de extrapolación a un electrómetro digital Keithley»

modelo 616.

La tasa de dosis absorbida en aire s¡9ue la ley del inverso

del cuadrado de la distancia, D «* d D > donde b = - 2. Sin

embargo/ en realidad se observa un alejamiento de esta ley debido

a la gran absorción que sufren las partículas beta/ siendo esta

absorción una función de su energía. El exponente que representa

la dependencia real de la tasa de dosis absorbida, en. aira con la

distancia fue determinado en el L&bon».tor l o de Calibración/ con

los resultados que se muestran en la Tabla 3.1.3/ juntamente con

sus intervalos de validez 1*.

1 Tabla 3.1.3 - Ley de variación de la tasa de dosis absorbida en aire con la distancia, D

3-2 Disposición Experimental

El soporte para fuentes del Sistema Patrón Secundario fue

fijado en un extremo de una mesa de madera y fórmica de 8/9 por

2fB m y aproximadamente 48 cm de altura (figura 3.2.1). La

distancia de la fuente a la mesa cuando se encuentra enroscada

en el soporte es de 74 cm. Frente al soporte para fuentes se

colocó un soporte para instrumentos. con ajuste de altura/

giratorio/ graduado de - 98° a + 98* / construido con materiales

de bajo número atómico (Telgopor; Luc ¡te/ aluminio/ madera). La

forma asimétrica de este soporte se debe a la necesidad de

acomodar instrumentos de diferentes tamaños/ formas y pesos<

siendo que la ventana de los detectores (o /ocasionalmente/ el

centro del volumen sensible de los mismos) debe quedar sobre el

eje de rotación de este sistema/ permitiendo al mismo tiempo

máxima aproximación del conjunto a 1 as f uentes. Esta

aproximación está limitada por el radio de la parte circular del i

soporte giratorio (12 cm) y la distancia entre la fuente ŷ el

filtro homogeneizante/ cuando este se utiliza. que es de

aproximadamente 10 cm.

De acuerdo con las normas de un laboratorio de

calibración/ debe poder garantirse el pos icionamento

reproduct i ble de los componentes que se utilizan durante una

calibración. En este caso la posición de las fuentes está

garantida por las características mecánicas del soporte para

fuentes y su fijación sobre la mesa de calibración. La

alineación del soporte de instrumentos en relación al eje ideal

de las fuentes asi como su posición angular en relación al

14

mismo/ se realiza, cor» el auxilio de un tubo laser de He-Ne.

fabricadopor OPTO do Brasil/ de 2.8 mU de potencia y un diámetro

del haz de aproximadamente 4.8 mm. diafragmado para 1.8 m m por

un tubo de teflón de ese diámetro interior que se coloca en la

posición de la fuente, en el soporte. La distancia fuente

instrumento se garantiza con el auxilio de los distanciadores de

29 y 38 cnt/ que hacen parte del Sistema Patrón Secundário, y de

la escala graduada que se encuentra posicionada sobre la mesa.

Considerando que el mayor peligro de la radiación beta es

el de irradiación de los ojos> debido al riesgo de ocurrencia de

cataratas» se hace necesario protejer el rostro con una máscara

de plástico transparente d en el caso en que no se disponga de

una. con anteojos especiales de seguridad (con lentes gruesos de

vidrio o de Lucite>. Deben protejerse los brazos con el uso de un

guardapolvo y las manos con guantes de goma» lo que para el caso

no es necesario ya que la pinza para manipulación de fuentes está

proyectada!, con la protección necesaria.

>•

De acuerdo con las Hormas de Protección Radiológica, se

dispone en el laboratorio de seríales luminosas, una en la unidad

de control de obturación y otra en el soporte para fuentes, que

permanecen titilando mientras la fuente está expuesta. La sala de

control está separada del laboratorio por una pared de 2" madera,

suficiente blindaje para la radiación directa de las fuentes y

para la radiación X da baja energía producida por disperción.

siendo que el conjunta todo está posicionado de modo que las

fuentes apuntan para la pared opuesta. Para minimizar la

exposición del trabajador a la radiación, se dispone de un

15

VISTA LATERAL

Laser Fuente

Filtro i Homogeneizador t

c

Soporte para Fuente

Circuito Interno - de TV

Madera

Aluminio

- Telgopor }*— Luc i te

Mesa de Madera y Formica

JPlSQ

VISTA SUPERIOR

circuito interno de televisión» con dos cámaras.» una Philips

Video 48 y una VigitroniC/ con sistema óptico apropiado ajustable

a las condiciones experimentales/ utilizados para leer los

instrumentos desde la sala de control en u n monitor de TV Philco

v .PB12A2/ que se encuentra próximo al control de obturación.

Las condiciones ambientales del laboratorio se mantuvieron

lo mas estables posible por medio de dos acondicionadores de aire

Springer y dos deshum i d i f i cadores Fargon Deumidair 250 < 28 a

.88 X). Los parâmetros ambientales fueron medidos con los

siguientes instrumentos-

. Termómetro 1 0 o a 50° C, menor división = i° C

. Higrómetro 1 Haenni-Renegraf 0 a 180 X, menor división =

2 Y.

. Barómetro 1 Verender 1 i ch-Domat i c 860 a 998 mbar- menor

división = 1 mbar

3.3 C a r a c t e r í s t i c a s P r i n c i p a l e s de los I n s t r u m e n t o s

l u v e s t ¡ g a d o s

3.3.1 DOSIMETER CO. - MINICON II - mod 3831-2

Trátase de un aparato pequeno para medidas de

contaminación superficial/ que detecta radiación alfa/ beta y

gama/ con sonda externa mod. 3889 del tipo Geiger Müller

halogenado. El tubo Geiger tiene 25 m m de diámetro de ventana y

118 m m de largo. Posee dos escalas logarítmicas/ xl

largo. Las lecturas se realizan directamente en el galvanómetro

contando para eso con tres escalas/ xl00/ x!8, y xl mR/h. Posee

una tapa plástica para protejer la ventana.

3 . 3 . 5 NARDEUX - BABYL1NE modelo 91 (Francia)

~ Este instrumento posee una unidad sensora externa del tipo

cámara de ionización con electrodo colector central» paredes

extremamente delgadas para un instrumento de campo

hasta una posición calibrada. La exposición de la câmara de

ionización a un campo de radiación provoca ionizaciones en Las

paredes de la misma con la consecuente emisión de electrones

secundários que, ai combinarse con las cargas positivas del

electrómetro/ producen una disminución neta de la fuerza de

repulsión entre los electrodos. La deflexión resultante de la

fibra de cuarzo es projectada sobre un retículo calibrado.

Los dosímetros de modelos 883 y 862 permiten la lectura de

exposiciones acumuladas de hasta 508 y 280 mR respectivamente. El

cargador de los dosímetros» modelo 906/ se utiliza para cargar

cualquier dosímetro de este tipo por presión y, a travez de una

presión intermediaria/ proporciona la iluminación adequada para

la lectura en el retículo. Estos dosímetros tienen una

dependencia nominal con la energía de 15 y. en relación a la

respuesta para el **®Co, para energías entre 80 keV y la energía

(ra del °°Co/ y una precisión de calibración de 18 X.

1 •

3.4 Procedimientos

Fueron investigados los instrumentos descriptos en el

item anterior/ o sea cuatro detectores beta-gama/ una cámara de

ionización y 11 cámaras de ionización de bolsillo.

Se determinó la dependencia angular y energética de Los

cinco primeros en diferentes situaciones/ la dependencia angular

de una de las cámaras de ionización de bolsillo y la respuesta de

todas ellas en conjunto para verificar la dispersión de sus

medidas en situación de irradiación frontal.

20

Las distancias fueron elegidas exper ¡mentalmente de modo

que entre el máximo y el mínimo valor obtenido al variarse el

ángulo de incidencia de la radiación/ la lectura estuviese dentro

de lo posible entre el 20 y el 88 X, más confiable de las escalas

del instrumento. Se optó por usar como referencia para las

distancias el centro de la ventana del detector y no el centro

del volumen sensible como se hace normalmente durante una

calibración con radiación beta. Esta decisión se fundamentó en el

hecho de estar midiendo radiación beta con instrumentos medidores

gama^ con paredes de gran espesor comparado con el alcance de la

radiación beta en el material de la pared» lo que hubiera

limitado mucho las medidas» principalmente en el caso de las

exposiciones a las fuentes de menor energía.

Una vez posicionado el instrumento a la distancia y en la

escala elegidas de modo a satisfazer las condiciones arriba

descriptas» se midió la respuesta del mismo para ángulos

predeterminados entre — 90° y + 98° , realizando cinco lecturas

y calculando el valor medio de las mismas» X Q » y su

correspondiente desviación standard» Q con el auxílio de

programa específico en calculadora HP 11C. El mismo procedimiento

fue seguido para la determinación del valor medio de la radiación

de fondo» X J Q , siendo que en este caso el instrumento ya se

encontraba posicionado frontalmente al soporte para fuentes y las

fuentes guardadas en el blindaje de modo a no aumentar el valor

de la medida de la radiación de fondo con la radiación X de baja

energía originada por Bremstrahlung de las partículas beta de la

fuente en el obturador* radiación esta que no se produce cuando

SI

el obturador se encuentra abierto.

De cada KQ se substrajo el valor medio de la radiación de

fondo X J J G / normalizándose los valores resultantes Xg - XgQ en

relación al valor correspondiente X Q - XgQ para la posición

frontal* para poder comparar los diferentes resultados obtenidos

para el mismo instrumento para diferentes energías y el

comportamiento relativo de los instrumentos investigados entre

sí. Se calculó la desviación standard de los valores normalizados

por el método clasico de propagación de errores.

Se registraron los valores normalizados en gráficos que se

muestran en el item 4.

En cada situación experimental fueron anotadas las

condiciones ambientales del laboratorio durante las medidas» lo

que es adoptado como procedimiento de rutina en el Laboratorio de

Calibración* ya que variaciones de estos parámetros pueden

explicar eventuales desvíos del comportamiento esperado 'de

algunos instrumentos. En el caso específico de este trabajo»

estas medidas son necesarias para el cálculo de los campos reales

en la posición experimental y para la corrección de las lecturas

hechas con la cámara de ionización Babyline» de acuerdo a su

manual de instrucciones para uso y a fórmulas indicadas para el

caso en xei certificado de calibración de las fuentes.

Para la determinación de la dependencia energética fueron

utilizados los valores medios obtenidos a partir de las lecturas

correspondientes al posicionamiento frontal del instrumento

22

examinado, X Q - X B G , sin normalizar, corregidos, cuando se hizo

necesario CBabyLine) para las condiciones ambientales.

Los verdaderos valores experimentales del campo de

radiación en la posición experimental se calcularon por

decaimiento de La tasa de dosis absorbida en aire nominal de

cada fuente a La distancia de calibración a partir de su fecha de

referencia

4. RESULTADOS

EL g rá f i co de la f i gu ra 1 r e p r e s e n t a La r e s p u e s t a angu la r del

de tec to r de radiación Minicon I I , de sonda ex te rna , con una incer teza

asociada de 15 Y. para 2 0 4 T l y de 10 Y. pa ra 9 8 S r + 9 0 Y .

Se ver i f ica que la subest imat iva de La tasa de dosis absorbida

en aire es del orden de 18 Y. para ángu los de incidencia de 2 9 ° ,

equiva lente para ambas energías y acentuándose para 9 ® S r + 9 0 Y para

ángulos mayores de 4 5 ° la subest imat iva es de 50 Y. y al co locarse la

sonda a t r avesada , a 9 0 ° , l lega a 80 Y..

EL g rá f i co de la f i g u r a 2 m u e s t r a la r e s p u e s t a angu la r del

monitor No r t r on ND6 1000 A, también de sonda ex te rna , con incer tezas

asociadas de 4 ü para 9 0 S r + 9 0 Y , 11 Y. pa ra 2 0 4 T 1 y 20 Y. para 1 4 7 P m .

\

Obsérvase en el g rá f i co una subest imación de dosis del orden ^

de 10 Y. para ángulos de 2 5 ° y de 30 V. para 3 0 ° . A 4 5 ° la

subest imat iva es de 58 X y con la sonda a t ravesada l lega a 98 Y..

El comportamiento de es te d e t e c t o r , en re lación al an te r io r es

algo mejor ya que pa ra ángulos próximos de cero p resen ta una

a b e r t u r a de cu rva levemente mayor , pr incipalmmente p^ra energías

mas a l tas .

En las f i gu ras 3 a 6 puede obse rva rse el desempeño del

de tec to r N o r t r o n HMR 1808 en c u a t r o condiciones d i f e r e n t e s , con

incer tezas asociadas del o rden de 4 X para 9 0 S r + 9 0 Y , 10 Y. pa ra

2 0 4 T 1 y 20 Y. para 1 4 7 P m .

24

En l a s t r e s p r i m e r a s , d o n d e a l g ú n t i po d e p r o t e c c i ó n s e

i n t e r p o n e e n t r e la r a d i a c i ó n y l a v e n t a n a d e l d e t e c t o r , l a s c u r v a s

c a e n 10 V. y a p a r a á n g u l o s de inc idenc ia e n t r e 5 y 1 8 ° . A l n o h a b e r

e s t a s p r o t e c c i o n e s , como e s e l c a s o r e p r e s e n t a d o en l a f i g u r a 6 , l a

c u r v a t i e n d e a a b r i r s e , o c u r r i e n d o l a s u b e s t i m a t i v a de d o s i s d e 18 V.

p a r a á n g u l o s de inc idenc ia d e 1 8 ° . La s u b e s t i m a t i v a de d o s i s a 45 ° es

d e l o r d e n de 88 V. p a r a 2 0 4 T 1 y de 9 5 X p a r a 9 9 S r + 9 0 Y .

De e s t e modo p u e d e d e d u c i r s e q u e , e n e l c a s o de u t i l i z a r s e

e s t e a p a r a t o p a r a med i r r a d i a c i ó n b e t a , s e r á mas a d e c u a d o n o u s a r

ninguna protección cubriendo e l elemento sensor.

La s u b e s t i m a t i v a d e d o s i s e s de 5 0 Tí p a r a 2 0 4 T l a 3 8 ° y p a r a

^ ® S r + 9 0 Y a 28 ° . E s t a a c e n t u a c i ó n de l a s u b e s t i m a t i v a d e l a d o s i s

p a r a ^ ® S r s e d e b e a l a m a y o r d i s p e r s i ó n de l a r a d i a c i ó n b e t a de

e n e r g í a m á s a l t a , f a v o r e c i d a p o r l a g e o m e t r í a d e l a p a r a t o , d e s o n d a

i n t e r n a , p r i n c i p a l m e n t e en e l c a s o de o p e r a r s e e l mismo c o n l a t a p a

p r o t e c t o r a . P u e d e o b s e r v a r s e t a m b i é n u n a l i g e r a a s i m e t r í a e n l a s

c u a t r o c u r v a s , p u d i e n d o d e d u c i r s e q u e l a pos i c i ón de l a s o n d a e n e l

c u e r p o d e l a p a r a t o no e r a s i m é t r i c a e n r e l a c i ó n a l o r i f i c i o , l o q u e f u e

c o n f i r m a d o p o s t e r i o r m e n t e p o r e x a m e n v i s u a l .

En l a f i g u r a

d e t e c t o r U i c t o r e e n ,

a s o c i a d a de 2 V. p a r a

m u c h o m a s s u a v e s .

7 , q u e r e p r e s e n t a La r e s p u e s t a a n g u l a r d e l

t a m b i é n de s o n d a e x t e r n a , con u n a i n c e r t e z a

9 8 S p + 9 8 y y de 4 V. p a r a 2 0 4 T 1 , l a s c u r v a s s o n

La s u b e s t i m a t i v a de d o s i s es de 10 V. p a r a 2 0 ° y de 4 0 Tí p a r a

4 5 ° . Con l a s o n d a atravesada, a 9 8 ° , l a s u b e s t i m a t i v a e s de 9 8 ° .

E l d e s e m p e ñ o de e s t e m o n i t o r e s m u y p a r e c i d o a l d e l

Min icon I I y a l d e l NDG 1008 A m o s t r a n d o s in e m b a r g o u n a d i s p e r s i ó n

m u c h o m e n o r en l o s d a t o s . P o r l a s u a v i d a d de l a c u r v a q u e

25

r ep resen ta su desempeño y la l a r g u r a de la misma podemos conclu i r

que, e n t r e todos los medidores de tasa de exposición has ta aquí

p resen tados , es te es e l que mejor se adapta a las medidas en campos

de radiación beta.

La r e s p u e s t a de la cámara de ionización Babyline 91 es tá

rep resen tada en las f i gu ras 8 a 11. En todos los casos la incer teza

asociada a las medidas f u e del orden de 1.5 a 2.5 '/., con excepción del

caso del ^®**T1 a 64 coi da la f u e n t e , s i tuación en que la misma f u e

de 18 X.Esto se debe a la g ran absorción de la radiación be ta en aire

y a la distancia f u e n t e - d e t e c t o r , del o rden de dos veces la distancia

de cal ibración.

Las f i gu ras 8 y 9 mues t ran la r e s p u e s t a de la cámara pa ra

exposición a la f u e n t e de 9 0 S r + a 22,4 era en re lac ión a la

ventana de la cámara y a 64,5 cm de la f u e n t e de ^®*T1 , distancias

elegidas de acuerdo a la hipótesis de t r a b a j o adoptada en el i tem 1,

según la cua l todas las medidas deberían ser posibles u t i l i zándose

apenas una escala del apa ra to .

Se observó un comportamiento ex t raño de los datos

obtenidos, como puede ve rse en la f i g u r a 8 para ^®Sr + ^®Y. Se

supuso que podría t r a t a r s e de a lgún e f e c t o geométr ico debido al gran

volumen de la cémara. De hecho, cuando se a le jó el i ns t rumen to a una

distancia de 64,5 cm se comprobó que todo el volumen es tava siendo

i r radiado lo que r e s u l t ó en cu rvas más suaves , como se ver i f ica en la

f i gu ra 9.

Considerando que tan to las normas de cal ibración de

ins t rumentos como las inst rucc iones para uso de la cámara de

ionización indican el cen t ro de l vo lumen sensible como pun to de

re fe renc ia y recordando que todas las paredes de la cámara son

f inas , lo que le permite de tec ta r radiación beta proven iente de todas

las direcciones, se decidió g i rar la cámara en re lac ión al mismo,

obteniéndose los datos que aparecen en las f i g u r a s 10 y U.

26

La f igura 18 m u e s t r a la r e s p u e s t a de la cámara para las

condiciones impuestas por las hipótesis de t raba jo del item l y la

f igura 11 r e p r e s e n t a la r e s p u e s t a cuando todo el volumen sensible

es taba siendo uniformemente irradiado. Como en este caso e l c e n t r o

del volumen sensible e ra e l punto de r e f e r e n c i a , pudo aproximarse la

cámara a 31,5 cm de la fuente .

Se estudiaron 11 lapiceras dosimétricas, divididas en dos

g r u p o s , siendo cinco de e l las con fondo de escala de 280 mR,

i rradiadas durante 108 seg y las o t r a s con fondc de esca la de

588 mR, irradiadas durante 288 seg, presentando una r e s p u e s t a de

1,57 u.e.^s con desviación s tandard de 12 '/.. La r e s p u e s t a angular de

una de e l las para la radiación de ' " S r aparece en la f igura 12.

La importancia del estudio de la dependencia energét ica en e l

caso de la radiación beta r e s u l t a evidente en el grá f ico de la

f igura 13 donde se represen tan los f a c t o r e s de calibración para

irradiación f r o n t a l de los inst rumentos investigados, normalizados

para J W S r + ' " Y . Puede observarse que la dependencia energét ica es

acentuada para todos los inst rumentos investigados. Con e l objeto de

comparar la con los r e s u l t a d o s obtenidos, se represen tó en el grá f ico

de La f i g u r a 13 La c u r v a de dependencia energét ica de la cámara de

extrapolac ión Se ver i f ica que el comportamiento de la cámara de

ionización Babyline

campos beta son la cámara de ionización Babyline y el monitor

Uictoreen 493, devido a su menor dependencia energét ica en es ta p a r t e

del espec t ro . No f ue posible es tud iar la dependencia energét ica de las

lapiceras dosimétr icas ya que por sus carac te r ís t i cas mecánicas, no se

m o s t r a r o n sensibles a la radiación de ^ ^ P m y de ^®^T1.

28

1,0

0,8 J

0,6 J

0,4

0,2 0

< > M < w < en

w Cu w K

204

» m

*

* 1

TI

x 90

y +

90y

-90

-60

•30

0 30

ÁNGULO D

E INCIDENCIA

60

90

Figura 1

- Dependencia a

ngular d

e la r

espuesta d

el d

etector

Minicon

II

expuesto a

la

radiación

beta

o o en

tr>

lo O O

7t —

i O •p-

33 3 22.

1,0 1

0,8 '

0,6

0,4

1

0,2 0

< > H En < w ce < en w D CU

en

w

(X -90

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o *

o X

0 Pm

• TI

90 Sr +

90.

-4-

-60

-30

0 30

ÁNGULO D

E INCIDENCIA

60

90

Figura 2

- Dep

ende

ncia

angular d

e la r

espuesta d

el d

etector

Nort

ron,

NDG

1000 A

, expuesto a

la

radiación

beta

1,0 •

204 m

i TI

90„

90v

* Sr

+

Y

0,8 -

0,6 •

0 r4 -

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0,2 •

0 -

, ,

, 1

. •

-30

0 30

ÁN

GULO

DE

INCI

DENC

IA

-90

-60

60

90

Figu

ra 3

- D

epen

denc

ia an

gula

r de la

res

pues

ta d

el d

etec

tor

Nort

ron,

NMR

1000

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pues

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la r

adia

ción

bet

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cula

y

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apa

prot

ecto

ras

1,0

. 2

04T1

. 9°S

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90Y

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0,6 "

0,4 •

< > M < w < en

w w cu

co

w «

0,2 0

-90

-60

-30

0 30

ÁNGU

LO DE

IN

CIDE

NCIA

60

90

Figu

ra 4

- D

epen

denc

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ngul

ar d

e la

res

pues

ta-d

el de

tect

or

Nort

ron,

NM

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esto

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adia

ción

bet

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on

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pelí

cula

y

sin

la t

apa

prot

ecto

ras.

1,0 -

204mn

TI

< Sr +

Y

0,8

0,6

0,4

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W D O,

W W K

0,2 • 0

i i 90

-90

-60

-30

0 30

ÁNGULO D

E INCIDENCIA

60

Figura 5

- Dependencias-angular

de l

a respuesta

del

detector

Nortron,

NMR

1000

, expuesto a

la

radiación

beta

, sin

la

película

y sin

la t

apa pr

otec

tora

s.

1,0

X K

204

0,8 -

0,6 '

0,4

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en

w «

0,2

i

0 4-

—r

——

r—

—r

——

r—

60

90

-90

-60

-30

0 30

ÁNGULO D

E INCIDENCIA

Figura 6

- Dep

ende

ncia

angular d

e la r

espuesta del d

etector

Nortron,

NMR

1000

, expuesto a

la

radiación

beta

, sin

la

película

y sin

la t

apa pr

otec

tora

s.

TI

% Sr +

Y

204 TI

9°o

9

0^r

Sr

+

Y

< > H < w < E-i C/} tí

D O,

en

W «

-90

-60

-30

0 30

60

90

ÁNGU

LO DE

IN

CIDE

NCIA

Figu

ra 7

- De

pend

enci

a an

gula

r de

la

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dete

ctor

Vi

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beta

.

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90„

90„

x Sr +

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. .

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^ .—

.

• 1

. ,

. ,

,

-90

-60

-30

0 30

60

90

ÁNGU

LO D

E INCIDENCIA

Figura 8

- Dependencia a

ngul

ar d

e la respuesta d

el d

etector

Babyline 9

1 expuesto a

la

radiación

beta usando

como r

eferencia

la

dis

tancia h

asta e

l centro d

e la ventana d

el d

etector, con

el

90

90

volumen

sensible n

o uniformemente

irradiado

para

Sr +

Y.

1.4

1,2

1,0

0,8

> H < w K < E-» 1/1 W D CU en w K 204 TI

90„

90v

Sr +

Y

0,6

0,4

-90

-60

-30

0 30

ÁNGU

LO D

E INCIDENCIA

60

90

Figura 9

- Dependencia a

ngular d

e la respuesta d

el d

etector

Babyline 9

1 expuesto a

la

radi

ació

n beta usando

como r

eferencia

la

dis

tancia hasta el

cent

ro d

e la ventana d

el d

etec

tor,

con

todo

el v

olumen s

ensible

uniformemente

irradiado.

1,4'

< > H E-*

< W

K .

• Í

x ;

• .

....

* g

* *

X >

en

w

X X

y

204 m

1 TI

90o

90,

-I-

-90

-60

-30

0 30

60

90

ÁNGULO D

E INCIDENCIA

Figú

ralo

- Dependencia

angular

de l

a respuesta

del

detector B

abyline

91

expuesto a

la

radiación

beta

usando

como r

eferencia

la

dis

tancia h

asta el

centro d

el v

olumen s

ensible, con el

volumen

sensible n

o tan uniformemente

irradiado.

1,4

.

10

10

< > < w K < tri CO w O, CO W PS

Minicon II NMR 1000 A NMR 1000 c/v c/t NMR 1000 s/v c/t NMR 1000 s/v s/t NMR 1000 c/v s/t Victoreen 493 Babyline Fig. 9 Babyline Fig. 10 Cámara de Extrapolación

10 10' 1 0 v

ENERGÍA MEDIA

Figura 13 - Dependencia de la respuesta de diferentes detectores con la energía media de la radiación beta.

LL LNERGIA N U C L E A R / S P -

5. COHCLUSIOHES

En bag

6. REFERENCIAS

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0000100000020000003000000400000050000006000000700000080000009000001000000110000012000001300000140000015000001600000170000018000001900000200000021000002200000230000024000002500000260000027000002800000290000030000003100000320000033000003400000350000036000003700000380000039000004000000410000042000004300000440000045000004600