Figura 5.4 Andamento, in funzione dell’energia dei fotoni, del rapporto de
8.2 Caratteristiche dei dosimetri per il monitoraggio di area e individuale
Nel monitoraggio di area e in quello individuale (cfr. § 7.3.2 e § 7.3.3), la scelta del dosimetro più appropriato è legata alle caratteristiche che esso deve possedere per effettuare la misura desiderata. La differenza più immediatamente evidente fra un dosimetro per il monitoraggio di area e un dosimetro per il monitoraggio individuale riguarda il peso e le dimensioni. Un dosimetro individuale deve essere il più possibile piccolo e leggero poiché esso deve essere indossato e portato da una persona durante la propria attività lavorativa. Questa restrizione di peso e dimensioni non è invece necessaria per i dosimetri di area i quali devono poter essere o soltanto trasportabili occasionalmente da un luogo all’altro o installati in posizione fissa in aree con presenza di radiazioni ionizzanti. La diversità di peso e dimensioni delle due classi di dosimetri influenzano la scelta delle loro componenti le quali devono comunque avere delle caratteristiche comuni al di là delle loro differenze costruttive e dimensionali. Queste caratteristiche comuni dipendono essenzialmente dalle proprietà del rivelatore associato al dosimetro e tali proprietà sono principalmente: - la linearità, - l’efficienza di rivelazione e la sensibilità, - la risposta in energia, - la risposta angolare, - la risposta a radiazioni di diverso tipo, - la ripetibilità e la riproducibilità.
Prima di descrivere, nei paragrafi successivi, le principali tipologie di rivelatori per la dosimetria in radioprotezione, saranno illustrati il significato e l’importanza di queste proprietà per i rivelatori utilizzati per il monitoraggio di area e il monitoraggio individuale.
La linearità
Il segnale M (espresso in termini di carica, o di corrente o di numero di impulsi ecc.) fornito da un rivelatore – di volume e materiale specificati – è una funzione della energia, Ed, che la radiazione deposita nel
rivelatore. L’energia Ed dipende a sua volta dalla fluenza di particelle, Φ,
incidente sul rivelatore e dall’energia Ep di ciascuna particella. Il valore
di ogni grandezza dosimetrica, G, per la cui misura il rivelatore è tarato e impiegato, dipende da Ep e da Φ. Quindi per una data grandezza G da
misurare e per un fissato valore dell’energia della radiazione, il segnale
M dipende dal valore di G(F). La linearità della risposta di un rivelatore è una proprietà che è misurata dall’andamento della funzione M(G) allorché della radiazione incidente varia solo la fluenza Ф mentre le altre
sue caratteristiche quali l’energia, la direzione ecc., rimangono costanti. Un rivelatore è lineare se l’andamento di M(G) entro un dato intervallo di valori di G(F) si può assumere come rettilineo. Per molti rivelatori la funzione M(G) è lineare entro un ampio intervallo di valori di G(F). Per diversi altri tipi di rivelatore il segnale M può invece non essere lineare, se non per limitati intervalli di valori di G(F), e comunque la funzione
M[G(F)] può assumere andamenti variabili lungo tutto l’intervallo considerato dei valori di G(F). Nel caratterizzare un rivelatore rispetto alle sue proprietà di linearità deve essere sempre specificato l’intervallo di valori di G(F) entro cui questa proprietà è soddisfatta. Come mostrato negli esempi in figura 8.1, la funzione M(G) può essere “sopralineare” o “sottolineare” se essa, dopo un iniziale tratto con andamento lineare ha una derivata, rispettivamente, crescente o decrescente al variare di G. La funzione M(G) può essere però caratterizzata in alcuni rivelatori da un andamento variabile in modo non costante come illustrato dalla curva 4 di figura 8.1.
La linearità della risposta è una caratteristica molto importante in un rivelatore usato per la dosimetria. La linearità di un dosimetro è infatti la condizione perché la sua taratura eseguita con una data fluenza di particelle possa essere valida per qualsiasi altro valore di fluenza che si intende misurare in condizioni diverse da quelle di taratura. Figura 8.1 - Esempi di dipendenza della lettura M(G), per quattro diversi tipi di rivelatore, in funzione di una data grandezza di misura G dipendente dalla fluenza Ф delle particelle incidenti sul rivelatore. Le curve 1, 2 e 3 corrispondono a una risposta lineare, sopralineare e sottolineare, rispettivamente. La curva 4 descrive una risposta che presenta, nell’intervallo dei valori di G(Ф) considerato, un andamento variabile con tendenza alla saturazione
Se un dosimetro non è lineare è necessario conoscere la forma della funzione M(G) in modo da apportare le dovute correzioni (rispetto alle condizioni di taratura) a ciascun valore di M letto sul dosimetro.
L’efficienza di rivelazione e la sensibilità
L’efficienza di un rivelatore è definita come il rapporto fra il numero di particelle da esso rivelate e il numero di particelle su di esso incidenti. Una proprietà correlata all’efficienza è la sensibilità di un rivelatore. La sensibilità è definita in relazione alla specifica grandezza che s’intende misurare con il dosimetro considerato. Se il dosimetro è tarato in termini di una grandezza dosimetrica G e fornisce un segnale M (di carica, o di corrente o qualsiasi altra unità riportata sulla scala di lettura) la sensibilità di misura della grandezza G è data dal rapporto fra il valore di M e quello della grandezza G che lo ha prodotto. Ad esempio, la sensibilità di un dosimetro che è tarato in termini di equivalente di dose, H, e fornisce un segnale di carica, q, sarà espressa dal rapporto q/H (C Sv⁻¹) e sarà tanto più grande quanto più elevata sarà la carica prodotta a parità di equivalente di dose della radiazione incidente. L’efficienza e la sensibilità di un rivelatore dipendono dal suo volume, dal suo stato fisico (densità, composizione chimica ecc.) nonché dal tipo e dall’energia della radiazione. I dosimetri usati in radioprotezione devono essere caratterizzati in generale da efficienza e sensibilità non troppo basse poiché di norma essi devono effettuare misure in campi di radiazione poco intensi.