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DETECTORES DE RADIACIÓN: APLICACIONES DEL
ELECTROMAGNETISMO EN TRATAMIENTOS
MÉDICOS*
Radiation detectors: applications of electromagnetism in medical treatments.
Paula Juliana Perilla Castillo. Universidad Nacional de Colombia, departamento de
Geociencias. [email protected]
*
RESUMEN
Los detectores de ionización gaseosa son instrumentos de medida de radiación empleados en la
física médica para la detección de partículas radiactivas contraproducentes para los pacientes que
se someten a tratamientos médicos. Estos dispositivos usan un campo eléctrico, el cual acelera
electrones y mide su trayectoria, con lo cual se produce una ionización que es lo que mide el
detector.
Abstract
The gaseous ionization detectors are instruments of radiation measurement employed in medical physics for
detection of radioactive particles that are dangerous for patients which take medical treatments. These
devices used an electric field, which accelerate electrons and measure their trajectories that produce an
ionization that is what the device measures.
INTRODUCCIÓN
Actualmente, cuando es necesario mejorar
los tratamientos médicos y cuando es posible
hacerlo gracias a las tecnologías que se han
venido desarrollando durante varios siglos,
se hace indispensable que estas nuevas
tendencias y mejoras sean precisas, con el fin
de mejorar la calidad de vida de la gente. Las
enfermedades que antes eran incurables hoy
son remediables, pues miles de científicos
buscan la manera de que todos los aparatos
sean exactos y que sus resultados sean
confiables, para que los procedimientos sean
exitosos.
Un detector gaseoso de ionización es un
detector de radiación en el cual partículas
son encerradas entre dos electrodos
sometidos a una diferencia de potencia (ΔV)
y son aceleradas de tal manera que atraviesan
un gas y se hace una recolección directa de la
ionización producida por la partícula al
atravesar el gas.
A continuación se hará una revisión de los
procesos de funcionamiento de un detector
gaseoso de ionización, teniendo en cuenta
como
caso
específico
el
contador
proporcional
y
sus
principios
de
funcionamiento.
MARCO TEÓRICO
Los detectores de ionización fueron unos de
los
primeros
aparatos
eléctricos
desarrollados para la detección de radiación.
Estos aparatos basan su funcionamiento en la
recolección directa de la ionización que dejan
electrones e iones al pasar por un gas.
Han sido desarrollados tres tipos básicos de
detectores, los cuales son: la cámara de
ionización, el contador proporcional y el
contador Geiger-Müller.
Como las velocidades de movilización de
electrones e iones son mucho mayores en un
gas, este es el medio perfecto para la
recolección de ionización de radiación.
Figura 1. Funcionamiento de un detector de
ionización gaseoso.
Estos dispositivos de detección de radiación
funcionan básicamente bajo un mismo
principio. Consisten de un contenedor, que
asumiremos como un cilindro, este está lleno
de un gas, usualmente un gas noble como el
argón (Ar) y a este cilindro se le aplica una
diferencia de potencial (ΔV). Todo esto
forma un campo eléctrico radial, así:
Figura 2. Modelo general de un detector de
ionización gaseoso.
De esta manera, si la radiación penetra el
cilindro, se crearán un cierto número de
pares de electrones, de los cuales el promedio
de pares creados es proporcional a la energía
depositada en el contador. Bajo la acción del
campo eléctrico los electrones serán
acelerados hacia el ánodo y los iones hacia el
cátodo donde son recolectados. De esta
manera, la señal observada depende de la
intensidad del campo eléctrico.
La siguiente gráfica muestra la carga total
colectada como función del voltaje (V). A
V=0 no se recolecta ninguna carga de pares
de iones-electrones.
Figura 3. Q recolectada vs. Voltaje.
La sección III de la figura 3 muestra el
comportamiento de la Q(V) en el contador
proporcional, que es más o menos una
relación equitativa entre el aumento de
voltaje y la cantidad de iones recolectados.
Esta región de la gráfica es denominada
“avalancha de ionización”.
Este proceso de “avalancha” ocurre muy
rápidamente, con este se mide la señal de
salida del contador la cual viene determinada
por el tiempo de deriva de los electrones
primarios, desde el momento de formación
del ión original hasta el punto del ánodo
donde ocurre la “avalancha”. Los pulsos de
ritmo del contador pueden llegar al orden de
106 ritmos por segundo.
Este tipo de dispositivos son usados para que
al hacer tratamientos médicos la radiación no
sea un efecto secundario que afecte a los
pacientes de manera que los tratamientos
sean contraproducentes. Se usan en los rayos
X, en escáneres para realización de
tomografías, etc.
Figura 4. Campo eléctrico reducido vs.
velocidad de desplazamiento de electrones en
diferentes gases.
Figura 5. Perfil del cilindro usado en un
contador proporcional (izquierda) y circuito
equivalente en el que se desarrolla la señal
(derecha).
CONCLUSIONES




Los contadores proporcionales son
aparatos eléctricos de suma
importancia, pues gracias a ellos un
tratamiento médico puede llegar a
ser 100% exitoso.
Los detectores de ionización usan
como medio el gas, porque en los
gases se desarrollan mejor las
trayectorias de las partículas, ya que
van más rápido y se mueven más
libremente.
El campo eléctrico en un detector de
radiación acelera las partículas, que
al pasar por el gas dejan el producto
de la ionización.
Para el contador proporcional, la
carga recolectada es equitativa al
voltaje aplicado en el cilindro.
REFERENCIAS
G. Charpak et al., Nuclear instruments
methods. A274, 275. (1989).
G. Charpak y F. Sauli, Nuclear instruments
methods. 162, 405 (1979).
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351 (1988).
G. Knoll, Radiation detection and
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W. Leo, Techniques for nuclear and particle
physics experiments. 179-183 (1987).