Detectores de radiación: cámara de ionización, tubo fotomultiplicador y gammacámara
Detectores de radiación
Detectores de ionización gaseosa: cámaras de ionización (CI)
Operan en tensiones bajas: superiores a un valor mínimo para impedir la recombinación de cargas. Recogen los pares ion-electrón generados por la interacción entre la partícula incidente y el gas, en la zona de saturación.
Señal obtenida:
- Débil
- Impulsos de pequeña amplitud o corriente
- Baja intensidad
- Necesita amplificación
Detectores de centelleo
Las sustancias luminiscentes emiten luz visible o UV como respuesta a un estímulo externo.
- Proceso: absorción de energía por la sustancia luminiscente, seguida de emisión de luz visible o UV (y calor).
- Tipos:
- Fosforescentes
- Fluorescentes
Componentes: la sustancia fluorescente más utilizada es el ZnS(Ag) y el NaI(Tl).
Tubo fotomultiplicador (TFM)
Está compuesto por:
- Fotocátodo: emite electrones cuando sobre él incide una radiación de energía adecuada.
- Campo eléctrico: acelera estos electrones y los dirige hacia el dínodo.
- Dínodos: la energía de los electrones incidentes provoca la emisión de un número mayor de electrones secundarios, que son dirigidos hacia el segundo dínodo. El número de dínodos y su disposición varía según el modelo.
- Ánodo: recoge la señal de salida.
Funcionamiento:
- La radiación incidente en el cristal luminiscente deposita energía.
- El cristal emite parte de esa energía como fotones de luz visible o UV.
- Los fotones se dirigen al fotocátodo.
- En el fotocátodo, por efecto fotoeléctrico, se liberan electrones.
- Los electrones penetran en el tubo fotomultiplicador y se multiplican en el proceso de emisión secundaria en los dínodos.
- Se obtiene una señal de salida con una enorme ganancia en el ánodo.
La eficiencia en la conversión, o sensibilidad del cátodo, varía con la longitud de onda de la luz incidente. Cada dínodo está fabricado con un material que emite varios electrones por cada electrón recibido, mediante un mecanismo similar al del fotocátodo: la energía cinética adquirida por el electrón en el campo eléctrico aplicado se invierte en arrancar varios electrones del material. Este proceso es la emisión de electrones secundarios.
La eficiencia del fotocátodo es de entre 1 y 3 electrones por cada 10 fotones UV incidentes.
Activímetro
Permite conocer la actividad del trazador contenido en un vial. Es una cámara de ionización en forma de pozo, que contiene:
- Un gas a presión
- Dos electrodos cilíndricos coaxiales a diferente voltaje
La corriente de ionización se mide en Bq o Ci. Trabaja a baja tensión para evitar ionizaciones secundarias.
Gammacámara
También llamada cámara de Anger, capta la distribución corporal de un trazador detectando la radiación que emite.
Tipos de gammacámaras:
- Gammacámara simple
- Gammacámara de cuerpo entero
- Gammacámaras tomográficas: SPECT
Componentes principales
a) Detector: convierte la energía de las desintegraciones en pulsos eléctricos. Compuesto por:
- Colimador: focaliza la radiación.
- Cristal de centelleo: absorbe la energía procedente de las desintegraciones y emite fotones visibles/UV.
- Fotocátodo: convierte los fotones en electrones.
- TFM: amplifica la señal del fotocátodo y la convierte en imagen.
- Guías de luz: situadas entre el cristal y el TFM, permiten un cambio de refracción no brusco e impiden la pérdida de fotones por reflexión a la entrada del TFM.
- Blindaje: aísla el cristal de centelleo de la radiación ambiental y protege frente a la humedad.
- Preamplificador: amplifica la señal de salida.
b) Circuito de posicionamiento: convierte la señal del TFM en la posición de coordenadas X-Y.
c) Sistema de tratamiento de señal:
- Filtra la señal, de modo que solo se computan fotones de energía adecuada.
- Mejora la calidad de imagen.
Efecto Compton
Produce ruido en la imagen y reduce la calidad de imagen y la resolución espacial. Se mitiga mediante:
- Colimadores
- Selección de ventana de detección
Finalidad de la señal digital obtenida
- Calcular la energía del rayo
- Calcular la posición exacta donde impactó el rayo
Resultado final: 3 elementos de 16 bits cada uno:
- Energía
- Posición X
- Posición Y