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Detectores alfa de semiconductor.
El paso de la radiación por la capa muerta de un material semiconductor hace posible la generación de portadores de carga (electrones y huecos) que bajo una tensión de polarización se recogen de forma muy eficiente. Dependiendo de las características del material semiconductor y cómo se trabaja éste, pueden conseguirse espectrómetros para distintos tipos de radiación (lo que quiere decir que el material que funciona bien con un tipo de radiación, no funcionará de forma similar con otro tipo distinto de radiación de la misma energía). Los espectrómetros de semiconductor son muy eficientes en la cuantificación de emisiones alfa. No obstante, dicha radiación tiene escasa capacidad de penetración, por lo que incluso para muestras no muy espesas podría producirse la autoabsorción total de la radiación en la propia muestra sin que se produzca la detección. Este problema se soluciona aplicando métodos de separación y concentración de radionucléidos que permiten la electrodeposición/autodeposición de los isótopos del elemento de interés en una capa de unas pocas micras de espesor, reduciendo además la posibilidad de sufrir interferencias espectrométricas debidas a las emisiones de los isótopos de otros elementos.
Nuestro equipo es un Canberra Alpha Analyst dotado con doce cámaras independientes para detectores de Silicio tipo PIPS®, con muy bajo fondo y alta eficiencia. Posee una magnífica respuesta espectrométrica y proporciona espectros con una alta resolución.
Espectrómetro Alpha Analyst, de Canberra.
Este equipo se usa de forma rutinaria en el análisis de isótopos de uranio (234U, 235U, 238U,…), torio (232Th, 230Th, 228Th,…) y polonio (210Po), entre otros (isótopos de Pu, Np, etc). Los campos de aplicación habituales incluyen los siguientes:
- Estudios de control radiológico.
- Control de industrias NORM (aquéllas que sin ser nucleares implican la manipulación de grandes cantidades de radionucléidos naturales).
- Ciclo del carbono y exportación de partículas en el océano.
- Datación de registros recientes (método del 210Pb en exceso) y muestras geológicas (método del U/Th).
- Ciclo del Combustible Nuclear.
- Estudios de transferencia de contaminantes en sistemas suelo-planta.
Detectores de centelleo líquido.
El paso de la radiación ionizante a través de determinados materiales fluorescentes excita a los átomos y moléculas, lo que produce la emisión de radiación infrarroja y visible desde éstas. Dicha radiación puede recogerse por medio de tubos fotomultiplicadores que, conectados a una cadena electrónica, permiten el análisis de la radiación ionizante inicial. Los espectrómetros de centelleo líquido tienen una alta eficiencia de recuento, que les hace particularmente competitivos (frente a otras técnicas) en el análisis de radiación beta de baja energía.
El Servicio de Radioisótopos cuenta con dos detectores Perkin Elmer Quantulus 1220 con blindajes activos y pasivos y muy bajo fondo. Estos equipos se usan de forma habitual en el análisis de, entre otros, 3H, 14C , 226Ra, 210Pb, actividad alfa/beta total, etc.
Espectrómetros de Centelleo Líquido (LSC) Quantulus 1220, de Perkin-Elmer.
Entre algunas de las posibles aplicaciones, podemos citar las siguientes:
- Control radiológico y calidad de aguas y alimentos.
- Control de industrias NORM.
- Estudio de la difusión turbulenta superficial y la advección en el océano.
- Estudios de la capa de mezcla atmosférica.
- Ciclo del carbono y exportación de partículas en el océano.
- Estudios de movilidad de nutrientes (C, P, K,…) en sistemas suelo-planta.
Espectrometría gamma.
Los detectores de semiconductor, bajo ciertas condiciones, también tienen una alta eficiencia de detección de los fotones de gran energía (radiación gamma). Dada la alta capacidad de penetración de esta radiación, la técnica de espectrometría gamma tiene la gran ventaja de ser no destructiva (no es necesaria la separación de los radionucléidos de interés) y multielemental (permite la detección simultánea de distintos isótopos de distintos elementos).
El Servicio de Radioisótopos cuenta con tres espectrómetros gamma de bajo fondo con detector de semiconductor de la casa comercial Canberra:
- Detector de GeHP con geometría de pozo y blindajes pasivo (plomo) y activo (sistema en anticoincidencia).
- Detector de GeHP para emisores de baja energía (LEGe) con blindaje pasivo (plomo) y geometría plana
- Detector de GeHP in situ (portátil) blindaje pasivo (plomo) y geometría plana.
Espectrómetro Gamma HPGe de pozo con blindaje, de Canberra.
Las capacidades de estos tres detectores se complementan a la perfección, lo que permite el análisis no destructivo de radioisótopos tanto naturales (40K, 226Ra(214Bi), 210Pb y un largo etcétera) como artificiales (137Cs, 237Np, etc.). Cabe destacar la puesta a punto del cálculo de las tasas de exhalación de radón (gas radiactivo de origen natural). Además de los consabidos estudios de impacto ambiental y radiológico y de las industrias NORM o el control de alimentos, estos radionucléidos son de gran utilidad en aplicaciones tales como:
- Datación de registros recientes (sedimentos, turberas, etc.), a 100-150 años vista.
- Estudios de tasas de erosión y caracterización del origen de sedimentos (sediment fingerprinting).
- Caracterización de materiales de construcción.
- Estudio de materiales de contención de radionucléidos.
Espectrometría atómica de masas, ICP-MS.
Al contrario que en los casos anteriores, no detecta la radiación emitida por los radioisótopos presentes en la muestra, sino que cuantifica directamente la concentración de los isótopos de interés, sean éstos estables o radiactivos. Para ello se introduce la muestra en un plasma de argón, en el que los átomos presentes en la muestra se ionizan y posteriormente se separan de acuerdo a su masa (en realidad, a su cociente masa/carga), por medio de un cuadrupolo. La alta eficiencia de ionización del plasma y las buenas características del detector convierten a este equipo en una herramienta formidable para el análisis de elementos e isótopos a niveles de las traza a las ultra-traza (rangos inferiores a ppm-ppt). Además, debido a su bajo límite de detección, es un magnífico complemento a los métodos radiométricos para la detección de radionucléidos de periodo de semidesintegración muy largo.
Nuestro equipo es un ICP-MS Agilent 7500c, provisto de un sistema de reacción octopolar (ORS), diseñado para reducir al mínimo distintos tipos de interferencias espectrométricas. Cuenta con distintos tipos de nebulizadores que se acoplan al equipo en función de las necesidades de análisis, así como de de una interfase específica para altas concentraciones de ácido fluorhídrico. Desde hace dos años los análisis cuantitativos se realizan siguiendo la exigente regulación de la U.S.E.P.A. aplicando el método 200.8, con el fin de garantizar la calidad de los resultados.
Espectrómetro atómico de masas, ICP-MS 7500c, de Agilent Technologies.
Este equipo se usa para distintos tipos de análisis rutinario multielemental (metales, incluyendo el mercurio, tierras raras, yodo, isótopos mayoritarios de uranio y torio), y análisis de cocientes isotópicos (isótopos de plomo estable, 238U/235U/234U y 232Th/230Th). Acoplado con la digestión por microondas y la amplia experiencia del personal del Servicio en las técnicas de separación, permite el análisis de dichos isótopos prácticamente en todo tipo de matrices:
- Alimentos y bebidas
- Suelos y sedimentos,
- Aguas (potables, continentales, de mar, de lluvia, subterráneas, de río),
- Muestras biológicas (sangre, tejido, líquido amniótico, suero, cabello, saliva),
- Residuos líquidos y sólidos de todo tipo (lodos, escombreras, lixiviados)
Por lo tanto el rango de aplicaciones es enorme:
- Control y calidad de aguas y alimentos.
- Estudios de transferencia de contaminantes en sistemas suelo-planta.
- Ciclo del agua.
- Ensayos de transferencia de metales en toxicología, medicina y farmacia.
- Estudios de corrosión.
- Geología y Medio Ambiente.
- Control radiológico para radioisótopos de periodo de semidesintegración muy grande.
- Ciclo del Combustible Nuclear.
Detector proporcional de gas.
El paso de la radiación ionizante a través de un gas a presión produce la ionización parcial del mismo. De esta forma, los átomos (neutros) del gas se transforman en cierta medida en pares ión (positivo)-electrón. En condiciones normales, éstos deberían recombinarse, y el paso de la radiación ionizante no podría quedar registrado. Sin embargo, bajo la aplicación de una determinada tensión de trabajo, iones positivos y electrones siguen trayectorias distintas y pueden recogerse en un ánodo y un cátodo. Se comprueba que cuando la tensión aplicada llega a determinados valores, cuanto mayor es la energía de la radiación incidente, mayor es la carga recogida. De esta forma el número de desintegraciones por unidad de tiempo que se produce en la muestra puede cuantificarse, y además puede distinguirse entre unos y otros tipos de radiación y la energía que le corresponde.
Nuestro equipo es un Berthold 770 con capacidad para diez muestras. Se trata de un equipo robusto que puede trabajar como espectrómetro para radiaciones alfa y beta.
Detector proporcional de gas.
Entre las aplicaciones de este tipo de equipos podemos citar las siguientes:
- Análisis de emisores beta en muestras de agua, dieta y filtros (control de la radiactividad ambiental).
- Actividad alfa/beta total (análisis exigido por la normativa para el suministro de agua potable).
- Análisis de 234Th (estudios del ciclo del carbono y cambio climático).
Equipamiento auxiliar
Laboratorio de Radioquímica.
El Servicio cuenta con un amplio laboratorio dotado de un completo equipamiento para la aplicación de técnicas de separación y concentración radioquímica. Así mismo, disponemos de acceso a un sistema de digestión ácida por microondas y dispensador de agua desionizada.
Laboratorio de radioquímica |
