RESONANCIA PARAMAGNÉTICA ELECTRÓNICA, APLICACIÓN A METROLOGIA DE RADIACIONES IONIZANTES

Dr. Carlos Fainstein

Resumen 

Se mencionan resultados de experiencias relacionadas con Metrología de Radiaciones Ionizantes, realizadas en el Laboratorio de Resonancias Magnéticas, Centro Atómico Bariloche (CNEA). 

Tres diferentes tipos de materiales fueron estudiados, de aplicación en, 

1. dosimetría en altas dosis, el aminoácido L-alanina 

2. accidentes nucleares, esmalte dental (hidroxi-apatita) 

3. control de contaminación nuclear, valvas de moluscos (carbonato de calcio). 

Se concluye que el método es sencillo de aplicar, es confiable y es reproducible; además permite eliminar la proliferación de fuentes patron de irradiación.

Introducción 

La irradiación de materiales modifica localmente su estructura cristalina, lo que resulta en cambios en sus propiedades físicas macroscópicas. En el caso de materiales no metálicos, la irradiación con electrones o con fotones puede generar defectos paramagnéticos estables, y cuyo número aumenta con el aumento de la intensidad de la dosis de radiación [1 Gray= 1 Gy=1 Joule/s]. 

Resonancia Electrónica Paramagnética (REP) define espectroscopicamente el tipo de defecto creado por la irradiación, y determina su concentración a partir de la medición de la intensidad de la línea espectral, INTEG (dX"/dH)·dH/mg [emu/mg]. 

Este método de medición no destruye la información grabada en el material.

Fuentes utilizadas 

FOTONES: Rayos X 66KeV; Co60 (CAE CNEA) 

ELECTRONES: LINAC (CAB CNEA) 

FOTONES y NEUTRONES: RA06 (CAB CNEA)

Protocolo REP 

Los espectros de las muestras irradiadas se toman respecto a una señal espectral de referencia. La señal de referencia utilizada corresponde a Mn(II):MgO, cuya intensidad está, a su vez, referida a una muestra de rubí sintético, cuya magnetización ha sido medida.

Material detector de radiación

L-Alanina: 

Metrología de Radiaciones Ionizantes;, 10Gy <Dosis <100KGy. 

Aplicación a Irradiación de Sangre, rango ~ 30KGy 

Aplicación a Irradiación de Alimentos, rango ~ 100KGy 

Comparación con Dosímetros TLD.

Hidroxiapatita Carbonatada: 

Emergencias Radiológicas. 

(Esmalte Dental: extración y manejo del material Lic. Diana Dubner, ARN). 

Comparación con Dosimetría Biológica, rango ~ 5KGy.

Biominerales: 

Sensores alternativos, control de contaminación. 

Valvas de Glycimeris Longior, como biomineral (carbonato de calcio) 

Comparación con otros Dosímetros.

Carlos Fainstein, 02 Mayo 2007

Publicaciones

"Glycymeris Longior Shells, an Alternative gamma Radiation Reference Detector", Carlos Fainstein, Brazilian Journal of Physics, vol. 36, no. 1, pp 90-92 (2006).

"Mössbauer spectra of Intermolecular Fe in L-Alanine". D. Rodríguez Sierra, C. Saragovi, E. Winkler,and C. Fainstein. Hyp. Int. C, 3, 65-67, 1998.

"Luminiscence and resonant Raman scattering of color centers in irradiated crystalline L-alanine." E Winkler, P Etchegoin, A Fainstein, and C Fainstein, Phys Rev B57, 13477, 1998.

"Fe impurities in L-Alanine: an EPR, Luminiscence and Raman study". E.Winkler, A.Fainstein, P.Etchegoin, and C.Fainstein. Phys.Rev. B59, 1255, 1999.

"Mn(II) and Fe(III) doped Alanine: an EPR and Mössbauer study". E. Winkler, C. Fainstein, D. Rodriguez Sierra and C. Saragovi. Proceedings of the Joint 29^th AMPERE and 13^th ISMAR Internacional Conference on Magnetic Resonance and Related Phenomena, Vol. II, August 2 - 7, 1998.

"Resonant Raman scattering and optical transmission studies of Cu(II) and Fe(III) impurities in crystalline L-alanine". E.Winkler, P.Etchegoin, A.Fainstein andC.Fainstein. Physical Review B, Vol 61, Number 23, 15756-15761, 2000.

"ESR/Alanine ?-dosimetry in the 10-30 Gy range". C.Fainstein, E.Winkler, and M.Saraví. Applied Radiation and Isotopes 52, 1195-1196, 2000.

Conferencias Internacionales

I. International Conference on Biodosimetry and 5^th International Symposium on ESR Dosimetry and Applications; Moscu/Obninsk, Russia, 22-26 Junio 1998:

"ESR/Alanine g -Dosimetry in the 10Gy to 30Gy range". C.Fainstein, E.Winkler and M.Saraví.

"Mn(II) doped Alanine: an EPR study". E.Winkler and C.Fainstein.

II. International Conference on Applications of Mössbauer Spectroscopy (ICAME97), Río de Janeiro, Brasil, SEP97

"Mössbauer spectra of Intermolecular Fe in L-Alanine". D. Rodríguez Sierra, C.Saragovi; E.Winkler, and C.Fainstein.

III. 29^th Ampére and 13^th ISMAR Conference on Magnetic Resonance and Related Phenomena, Berlin, Alemania, Agosto 1998.

"Mn(II) and Fe(III) doped Alanine: an EPR and Mössbauer study". E.Winkler,C.Fainstein, D.Rodriguez Sierra and C. Saragovi.

"Raman spectroscopy of color centers in irradiated crystalline L-alanine", E. Winkler, P. Etchegoin, A. Fainstein, and C. Fainstein.

IV. International Conference on Radiological and Nuclear Safety - 5th Regional Congress of IRPA - and III Congress of Iberian and Latin American Radiological Protection Societies. 29 Abril-04 Mayo 2001, Recife/Pernambuco, Brazil.

"ESR Dosimetry below 1Gy, in X-ray irradiated tooth enamel". Dubner D, C. Fainstein, Winkler E., Gisone P., Pérez M.R., Saraví M., Álvarez P., Dávila F.

V. 6^th International Symposium on ESR Dosimetry and Applications, Octubre 2003, Campos do Jordão, SP, Brasil.

"EPR Metrology at CNEA". C.Fainstein,

Presentaciones en Conferencias Nacionales.

I. Asociacion Física Argentina

"Epr de iones 3dⁿ en cristales de L-Alanina". C.Fainstein y E.L.Winkler. 80 AFA 1995.

"EPR de ALA: 1%Mn y de ALA(g ): 1%Mn". E.Winkler y C.Fainstein. 81 AFA 1996.

"Fe intermolecular en L-Alanina irradiada". D. Rodriguez Sierra, C. Saragovi, E. Winkler, y C. Fainstein. 81 AFA 1996.

"EPR y Movilidad en torno a impurezas de Mn(II) en L-Alanina".E.Winkler yC.Fainstein. 82 AFA97.

"Dosimetría Gama EPR/Alanina en el rango 10Gy a 30Gy". C.Fainstein, E.Winkler, y M.Saraví. 82 AFA97.

"Espectrometría EPR con Antena de Microondas". C.Fainstein y E.Winkler". 82 AFA97.

II. ASOCIACION ARGENTINA DE TECNOLOGIA NUCLEAR

ACTAS XXVI, Noviembre 1999:

1. "Dosimetría ESR/Alanina". C. Fainstein, M.Saraví, J.C.Perez, E.Winkler, O.Calzetta, y S.Suarez.

2. "Dosimetría ESR/Alanina II: Propiedades Espectroscópicas de L-Alanina con impurezas de Fe(III)". D. Rodriguez Sierra, E. Winkler, C. Fainstein, C. Saragovi, A. Fainstein y P. Etchegoin.

ACTAS XXVII, , Noviembre 2000:

"Dosimetría en Esmalte Dental Irradiado con Rayos X". C.Fainstein, E.Winkler, D.Dubner, P.Gisone, M.R.Pérez, M.Saraví, P. Alvarez, y F. Dávila.

ACTAS XXIX, Noviembre 2002:

"Aragonita y DOSIMETRIA EPR". Carlos Fainstein.

"El esmalte dental, como sensor sólido de radiación". Fainstein C., Dubner D., Alvarez P., DiGiorgio M., y Leyva A. .

Fuente: http://fisica.cab.cnea.gov.ar/resonancias/linves2.html