Fundamentos

Fundamentos de Física Médica
Volumen 1. Medida de la radiación
La termoluminiscencia es el fenómeno más estudiado de los diferentes fenómenos
producidos por la conjunción de una exposición a radiación ionizante
y una excitación térmica posterior. Su rango de aplicaciones se extiende a la
datación arqueológica de cerámicas.
En un sólido cristalino, debido a la radiación ionizante, electrones del cristal
pasan a la banda de conducción creándose pares electrón–hueco. Los electrones
y huecos producidos, pueden perder su energía en forma de calor, recombinarse
inmediatamente con un portador de signo opuesto o quedar atrapados
en trampas de electrones o huecos a lo largo del cristal. Las trampas pueden
ser debidas a vacantes o dislocaciones en el cristal o a impurezas introducidas
en el cristal; en este último caso, si las trampas son introducidas de forma artificial
se habla de cristales dopados. Las trampas se pueden clasificar en dos tipos
denominados trampas de almacenamiento y centros de recombinación.
Una trampa de almacenamiento es aquella que mantiene a los portadores
de carga, electrones o huecos, hasta que se produce un proceso de excitación
del material capaz de comunicar la energía necesaria a estos portadores, para
que sean liberados de sus trampas. Existe una energía de activación o nivel de
energía de la trampa, que depende del sólido cristalino y de la naturaleza de la
trampa. Dichos niveles se encuentran o bien justo debajo de la banda de conducción,
siendo entonces trampas de electrones o bien justo encima de la de
valencia si son trampas de huecos. Se supone que antes de la irradiación todas
las trampas están libres, es decir, las trampas de huecos están ocupadas por
electrones y las de electrones no contienen electrones. Por supuesto no existen
trampas ni excitaciones secundarias ideales, las trampas presentan liberaciones
y ocupaciones espontáneas y las excitaciones no liberan todas las trampas.
Un portador de carga liberado tras un proceso de excitación, puede recombinarse
con un portador de carga de signo opuesto atrapado en un centro de
recombinación o luminiscencia. La energía liberada en la recombinación es, al
menos parcialmente, liberada en forma de radiación ultravioleta, visible o infrarroja,
que puede ser captada y amplificada su señal por medio de fotodiodos
o fotomultiplicadores.
3.4.2. Dosímetros de termoluminiscencia (TLD)
Los dosímetros de termoluminiscencia están constituidos por un cristal
termoluminiscente, que como ya se ha visto, presentan la propiedad de que
al ser irradiados, portadores de carga de la estructura cristalina quedan atrapados
en trampas de almacenamiento de forma proporcional a la dosis absorbida
recibida. Cuando posteriormente calentamos el cristal, se genera luz en los
centros de luminiscencia de forma proporcional al número de electrones que
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