Dosímetro

Los dosímetros de transistor de efecto de campo de óxido metálico-semiconductor ^{[ 1 ]} se utilizan actualmente como dosímetros clínicos para haces de radiación de radioterapia. Las principales ventajas de los dispositivos MOSFET son:

1. El dosímetro MOSFET es de lectura directa con un área activa muy delgada (menos de 2 μm ).

2. El tamaño físico del MOSFET cuando está encapsulado es inferior a 4  mm.

3. La señal posterior a la radiación se almacena de forma permanente y es independiente de la tasa de dosis.

El óxido de puerta del MOSFET , que convencionalmente es dióxido de silicio, es un material sensor activo en los dosímetros MOSFET. La radiación crea defectos (que actúan como pares electrón-hueco) en el óxido, lo que a su vez afecta la tensión umbral del MOSFET. Este cambio en la tensión umbral es proporcional a la dosis de radiación. También se proponen dieléctricos de puerta de alta constante dieléctrica, como el dióxido de hafnio ^{[ 2 ]} y los óxidos de aluminio, como dosímetros de radiación.

Los diodos PIN son utilizados frecuentemente por el personal militar para medir la dosis de radiación.

Un contador de centelleo detecta la radiación ionizante midiendo la luz emitida por un centelleador , lo que permite obtener una medición de los niveles de radiación casi instantáneamente. Al igual que los cristales termoluminiscentes, los materiales de centelleo comienzan a brillar al exponerse a la radiación. A diferencia de los cristales termoluminiscentes, que almacenan la radiación absorbida para medir las dosis acumuladas durante un período de tiempo, los materiales de centelleo liberan luz inmediatamente y no necesitan calentarse. ^{[ 3 ]}

Un dosímetro termoluminiscente mide la exposición a la radiación ionizante midiendo la intensidad de la luz emitida por un cristal dopado con Dy o B en el detector cuando se calienta. La intensidad de la luz emitida depende de la exposición a la radiación. Estos dispositivos se vendían antiguamente como excedentes y un formato utilizado por submarinistas y trabajadores nucleares se asemejaba a un reloj de pulsera verde oscuro que contenía los componentes activos y un diodo infrarrojo de alta sensibilidad con extremo de cable, montado en un chip de vidrio de LiF2 dopado. Cuando el conjunto se calienta con precisión (de ahí su naturaleza termoluminiscente), emite la radiación almacenada como luz infrarroja de banda estrecha hasta que se agota ^{[ 4 ]. La principal ventaja es que el chip registra la dosis de forma pasiva hasta que se expone a la luz o al calor, por lo que incluso una muestra usada, mantenida en la oscuridad, puede proporcionar datos científicos valiosos [ 5 ]} .

Los dosímetros de película son de un solo uso. El nivel de absorción de radiación se indica mediante un cambio en la emulsión de la película, que se observa al revelarla. Actualmente, han sido reemplazados en su mayoría por dosímetros personales electrónicos y dosímetros termoluminiscentes.

Estos dispositivos utilizan la propiedad de una fibra de cuarzo para medir la electricidad estática retenida en la fibra. Antes de su uso, el dosímetro se carga a un alto voltaje, lo que provoca que la fibra se desvíe debido a la repulsión electrostática. A medida que el gas en la cámara del dosímetro se ioniza por la radiación, la carga se disipa, lo que hace que la fibra se enderece e indique la cantidad de dosis recibida en una escala graduada, que se visualiza mediante un pequeño microscopio incorporado. ^{[ 6 ]} Solo se utilizan durante períodos cortos, como un día o un turno, ya que pueden sufrir fugas de carga, lo que produce una lectura falsamente elevada. Sin embargo, son inmunes al pulso electromagnético (EMP), por lo que se utilizaron durante la Guerra Fría como un método de seguridad para determinar la exposición a la radiación.

Actualmente, han sido sustituidos en gran medida por dosímetros personales electrónicos para la monitorización a corto plazo.

Estos dispositivos utilizan un tubo Geiger-Müller convencional , generalmente un ZP1301 o un tubo similar con compensación de energía, que requiere entre 600 y 700 V y componentes de detección de pulsos. La pantalla en la mayoría es de tipo burbuja o LCD miniatura con 4 dígitos y un chip contador discreto integrado como el 74C925/6. Las unidades LED suelen tener un botón para encender y apagar la pantalla para una mayor duración de la batería, y un emisor infrarrojo para la verificación y calibración del conteo. El voltaje se obtiene de un módulo separado con terminales de pines o cables que a menudo utiliza un transistor unijuntura que controla una pequeña bobina elevadora y una etapa multiplicadora. Si bien es costoso, es confiable a lo largo del tiempo y especialmente en entornos de alta radiación, compartiendo esta característica con los diodos túnel, aunque se sabe que los encapsulantes, inductores y condensadores pueden fallar internamente con el tiempo. Estos dispositivos presentan la desventaja de que la dosis almacenada en becquerelios o microsieverts es volátil y se pierde al desconectar la alimentación, aunque pueden incluir un condensador de baja fuga para preservar la memoria durante breves periodos sin batería. Por este motivo, la mayoría de los dispositivos utilizan baterías de larga duración y contactos de alta calidad. Los dispositivos de diseño reciente registran la dosis a lo largo del tiempo en una memoria no volátil, como un chip 24C256, para que pueda leerse a través de un puerto serie.

El fantoma en forma de lámina se utiliza para representar el torso humano en la calibración de dosímetros de cuerpo entero. Esto reproduce los efectos de dispersión y absorción de la radiación en el torso humano. El Organismo Internacional de Energía Atómica afirma: «El fantoma en forma de lámina tiene unas dimensiones de 300 mm × 300 mm × 150 mm de profundidad para representar el torso humano». ^{[ 8 ]}