Detector cintilador semicondutor para radiação gama

Abstract

Atualmente os sistemas de monitoração individu­al são baseados no uso do filme dosimétrico e nos cristais termoluminescentes, cujas informações de dose necessitam ser processados em leitores específicos, constituindo-se em dosímetros de leitura indireta. Uma nova geração de detectores semicondutores aplicados nos EPD’s (Eletronic Personal Dosimeter) encontra-se disponível no mercado, mas devido ao seu alto custo e dimensões, tornam praticamente inviáveis o seu uso em dosimetria pessoal de rotina. Recentes pesquisas mostraram o desenvolvimento de um novo sistema de detecção, baseado num diodo fotovoltaico PIN. Esse novo sensor mostrou-se adequado para a detecção e a monitoração da exposição a raios X, apresentando via­bilidade para a construção de sensores ele­trônicos portáteis, como dosímetros de leitura direta, em tempo real. Neste trabalho, é proposta a continuidade do desenvolvimento desse sensor, acoplando um cintilador de antraceno de 2 mm tipo NE1, que converte a radiação de alta energia para a banda de luz visível, gerando um forte sinal, que permite dispensar o uso de fotomultiplicadoras. Um amplificador de alto desempenho, mas de baixo ganho e um sistema de leitura digital, é utilizado para medidas do tipo dose instantânea e acumulada, em energias de radiação X e Gama de até 2 MeV. Um fotodiodo PIN é constituído por uma região intrínseca colocada entre duas regiões extrínsecas de átomos doadores e receptores.  Uma das características desse tipo de diodo é que pode ser utilizado como sensor para radiação ionizante, pois é preciso uma pequena energia para liberar os elétrons. Os fótons incidentes que interagem próximo da região intrínseca geram os portadores de cargas que formam a foto-corrente. Como os fotodiodos não apresentam amplificação, eles devem estar acoplados a um sistema de amplificação. No caso do sensor em desenvolvimento, o sistema pode ser de baixa amplificação, pois está sendo acoplado ao diodo um cristal de antraceno. Dessa forma, esse novo sensor de radiação funciona como um sistema formado por um cintilador (antraceno) acoplado a um fotodiodo PIN. Testes já foram realizados com o fotodiodo PIN acoplado a um amplificador de alto desempenho obtendo-se resultados bastante satisfatórios para medidas de exposição à radiação X, em função da alta-tensão e da corrente de tubo. Esse novo sistema, com a introdução de um cristal cintilador de antraceno de camada fina acoplado na superfície do fotodiodo, está sendo testado para radiação X e gama e já mostra excelentes resultados em um amplo espectro de energia. Espera-se que o dispositivo em fase de teste possa ser utilizado como um sistema sensor para radiação X e gama, pois os resultados apresentados qualificam o sistema para ser usado como dosímetro individual de leitura direta.