Introducción
Las pruebas tipo son un conjunto de pruebas que se emplean para evaluar el funcionamiento de un sistema de dosimetría y son ampliamente utilizados en la metrología de las radiaciones. En varios países, la prueba tipo es legalmente requerida y si falla el instrumento respectivo no puede ser utilizado para las mediciones legales y, por lo tanto, no será comprado por muchos clientes. Un parámetro que se debe tener en cuenta es el coeficiente de variación de la indicación, que no debe exceder de un valor límite de aceptación dado.
En nuestro país, la norma PR 002-2011 [1] menciona a las pruebas tipo como requisito para la obtención de una autorización para brindar el servicio de dosimetría personal de radiación externa.
El objetivo de este trabajo es comprobar que el sistema de dosimetría TLD Harshaw cumple con los requerimientos mínimos de la norma técnica IEC 61066 [2] y así garantizar los valores de dosis que se reportaran empleando este sistema dosimétrico.
El sistema dosimétrico TLD
El sistema de dosimetría TLD Harshaw emplea la tecnología termoluminiscente que permite medir la cantidad de radiación depositada por un haz de radiación en la materia. El sistema está constituido por el lector Harshaw 6600 Plus y el dosímetro TLD Harshaw modelo 8825. Se emplearon los programas WinRem y WinAlgorthim para realizar los procesos de lectura y calibración del sistema dosimétrico, y determinar la dosis entregada a cada dosímetro, respectivamente.
El lector TLD Harshaw 6600 PLUS es un equipo de lectura automatizado que puede procesar hasta 200 tarjetas TLD por vez. El lector emplea gas nitrógeno UHP (Ultra High Purity) con 99,999 % de pureza para la lectura de los detectores y producir el efecto termoluminiscente.
Figura 1. Lector Harshaw TLD 6600 PLUS [3].
Las tarjetas TLD pueden ser de hasta 4 detectores, las cuales están diseñadas según requerimiento del usuario. Los detectores más utilizados son TLD-700, TLD-100, TLD- 600, TLD-700H, TLD-100H, TLD-600H y sus respectivas combinaciones. Los dosímetros TLD Harshaw modelo 8825 están formados por 3 detectores TLD-700 y un detector TLD-600; con esta configuración, el dosímetro TLD es capaz de detectar campo de fotones, betas, neutrones y sus combinaciones.
Los dosímetros TLD poseen filtros ubicados delante de cada detector TLD, estos filtros permiten discriminar la energía del haz incidente y así poder determinar la dosis. Cada filtro está elaborado con materiales de densidades y espesores muy específicos para poder discriminar a baja, media y altas energías de fotones, betas o neutrones. Los dosímetros son empleados en el monitoreo de cuerpo entero o extremidades del personal ocupacionalmente expuesto. En las Figuras 2 y 3 se muestra al dosímetro TLD modelo 8825 mostrando la ubicación de los diferentes detectores y el portadosímetro. En la Tabla 1 se muestra los filtros ubicados en el portadosimetro y sus características, los cuales son empleados en la discriminación energética.
La calibración del lector y la caracterización de los dosímetros TLD fueron realizadas con el irradiador beta de 90Sr interno en el equipo lector. Para estos procesos se seleccionó un grupo de tarjetas TLD para ser irradiados y se configuró el programa WinRems de tal manera que las dosis entregadas a los detectores TLD sean representativos estadísticamente.
Concluidos estos procesos, se prosiguió con la calibración del programa de cálculo de dosis (WinAlgorithm) para lo cual se irradió un grupo de dosímetros de 4 elementos llamados 7776, por el tipo de detector que poseen, con la fuente de 137Cs a una dosis conocida de Hp(10) sobre fantoma de agua, estos dosímetros fueron leídos al día siguiente. Con las lecturas obtenidas y los valores de dosis de irradiación se encontró el factor de respuesta energética para fotones, que es empleado en algoritmo de cálculo para determinar la dosis de los dosímetros.
Figura 2. Tarjeta TLD tipo 7776 [3].
Figura 3. Dosímetro TLD modelo 8825.
Tabla 1. Características del dosímetro TLD modelo 8825 [4].
Posición 1
Posición 2
Posición 3
Posición 4
Material
Espesor
Material
Espesor
Material
Espesor
Material
Espesor
Detector
TLD‐700
0,015”
0,38 mm
TLD‐700
0,015”
0,38 mm
TLD‐700
0,006”
0,15 mm
TLD‐600
0,015”
0,38 mm
Filtro
ABS +
Cu
333 mg/cm2
ABS + PTFE
1000 mg/cm2
Mylar
17 mg/cm2
ABS + Sn
703 mg/cm2
Materiales y método
Método
Antes de un proceso [5]
Se inicia con el encendido y warm up del equipo lector.
Se realizan las pruebas de control de calidad del equipo lector.
Durante el proceso
Se seleccionan 10 dosímetros para su irradiación y 5 dosímetros como testigo.
Los dosímetros se irradian en la sala gamma del laboratorio secundario empleando un irradiador que contiene una fuente de 137Cs sobre fantoma de agua.
La lectura de los dosímetros se hace después de 24 h de su irradiación.
Después del proceso
Los dosímetros se tratan térmicamente eliminar toda carga residual, después de cada proceso de lectura.
Se procesa los valores obtenidos de cada dosímetro.
Se analiza y contrasta los resultados con los valores de referencia de la norma IEC 61066.
Equipos e instrumental
Irradiador de 137Cs marca: STS, modelo: OB6, A= 20 Ci (2002).
Equipo lector TLD marca: Harshaw, modelo: 6600 Plus.
Dosímetro TLD marca: Harshaw, modelo: 8825.
Tarjeta TLD marca: Harshaw, tipo 7776.
Llave del dosímetro TLD.
Termo higrómetro, marca: Davis, modelo: perception II.
Gas nitrógeno UHP con 99,999 % de pureza.
Termo higrómetro, marca: Nielsen Kellerman, modelo: Kestrel 4000.
Programas
WinRem, instalado en pc de escritorio.
WinAlgorithm, instalado en pc de escritorio.
Resultados
Los resultados de las pruebas realizadas en el Laboratorio Secundario del IPEN fueron contrastados con la norma IEC 61066 para validar el sistema de dosimetría TLD Harshaw 6600 [6,7,9,10,11].
Homogeneidad
30 dosímetros fueron irradiados a una dosis (Di) de 10 mSv en Hp (10) con 137Cs [8] sobre fantoma de agua. En la Tabla 2 se demuestra que los dosímetros cumplen con la norma IEC para el caso de homogeneidad del lote.
Tabla 2. Resultados con la variación porcentual que va desde un mínimo del 10 % a un máximo de un 15 % que es menor al límite planteado por la norma IEC 61066 siendo del 30 %.).
Detectores
Valor máximo
Valor mínimo
Variación (%)
Detector 1
972,81
845,85
15
Detector 2
1055,4
934,61
10
Detector 3
949,73
863,18
13
Detector 4
988,88
869,73
14
Lectura residual
Para la primera prueba, 5 dosímetros fueron irradiados a 100 mSv leídos y posteriormente borrados; luego fueron almacenados durante 4 días y leídos nuevamente. Para la segunda prueba, los mismos dosímetros fueron irradiados a 1 mSv y leídos. En la Tabla 3 se muestra que la dosis residual en los dosímetros irradiados, con alta dosis, está dentro de los límites de la norma IEC 61066.
Linealidad
5 dosímetros fueron irradiados a diferentes valores de dosis equivalente en profundidad Hp(10). En la Tabla 4 y Figura 4 se muestra la respuesta lineal del dosímetro TL Harshaw modelo 8825 irradiado a diferentes dosis según la ISO 4037 [8].
Tabla 3. Resultados de la prueba de lectura residual muestran que el detector 3 muestra una variación menor respecto a los otros detectores.
Reproducibilidad
5 dosímetros fueron irradiados a una dosis en Hp(10) a 10 mSv con 137Cs sobre fantoma de agua en 7 sesiones seguidas; luego, se analizaron los resultados. Los valores mostrados en la Tabla 5 demuestra la respuesta del dosímetro TLD a irradiaciones continúas, encontrándose los resultados dentro de los límites establecidos por la norma.
Umbral de detección
Se seleccionaron 10 dosímetros y fueron tratados térmicamente; posteriormente, fueron almacenados por 24 horas y después fueron leídos. La dosis reportada debe ser ≤ 0,10 mSv. En la Tabla 6 se dan los resultados donde se comprueba los valores umbrales de detección del dosímetro TLD según norma IEC 61066.
Tabla 5. Resultados del proceso de reproducibilidad se demostró la respuesta del dosímetro TLD a irradiaciones continúas encontrándose los resultados dentro de los límites establecidos por la norma.
Pruebas del efecto de caídas
Dos grupos de dosímetros fueron irradiados a 5 mSv de Hp(10) con una fuente de 137Cs, uno de los grupos corresponde a los controles (EC), mientras el otro grupo de dosímetros fueron soltados desde varias alturas para poder cuantificar el efecto de la caída sobre la dosis entregada. En la Tabla 7 se muestra que la variación máxima es de un 6 % cumpliendo con el criterio de la norma IEC 61066.
Tabla 7. Prueba de efecto de caídas sobre el dosímetro. Los resultados obtenidos demuestran que no hay variación significativa en la dosis si el dosímetro sufre caídas de diferentes alturas. Para este caso se empleó una altura extrema de más de 8 m.
Pruebas del efecto de la humedad y el calor
Dos grupo de dosímetros fueron irradiados a 5 mSv de Hp(10) con una fuente de 137Cs, uno de los grupos correspondió a los controles (EC) mientras que el otro grupo de dosímetros fueron sometidos a diferentes temperaturas y valores de humedad relativa. En la Tabla 8 se muestra que la variación máxima es de un 7% cumpliendo con el criterio de la norma IEC 61066.
Agradecimiento