Investigadors de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) patenten un dispositiu capaç de detectar i visualitzar radiació gamma i neutrons simultàniament, i en un ampli espectre energètic

Un grup d’investigadors de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt de la Universitat de València i el Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), ha patentat un dispositiu compacte i portàtil capaç de monitoritzar de manera simultània radiació gamma i neutrons produïts en processos radioactius i reaccions nuclears. Aquest detector permet, a més, mesurar aquestes radiacions amb un ampli rang d’energia i visualitzar-les espacialment, cosa que pot donar lloc a múltiples aplicacions: des de la detecció de materials radioactius en programes de seguretat nuclear fins a mitigar els efectes secundaris de l’hadroteràpia, una forma nova de tractar el càncer.

El desenvolupament d’aquest detector sorgeix d’un projecte de recerca bàsica finançat per l’European Research Council (ERC) a l’investigador de l’IFIC César Domingo Pardo mitjançant el programa Consolidator Grant. El projecte HYMNS tracta de reproduir al laboratori les reaccions nuclears que tenen lloc a l’interior de les estrelles, i estudiar així la formació dels elements més pesants que el ferro a l’Univers. En aquests processos es produeixen fotons, les partícules que componen la llum, en forma de radiació gamma, i també neutrons, un dels components del nucli de l’àtom juntament amb els protons.

“Per reduir aquesta radiació de neutrons i estudiar millor els processos nuclears que tenen lloc a l’interior de les estrelles hem desenvolupat una sèrie de tècniques i instruments de mesura avançats capaços de minimitzar aquest fons de neutrons”, explica César Domingo, que lidera l’experiment. “De seguida ens vam adonar que aquestes tècniques podrien tindre aplicacions en el camp de la seguretat nuclear, de la vigilància portuària i, fins i tot, en teràpies mèdiques contra el càncer com l’hadroteràpia”, continua.

El dispositiu consta d’un col·limador especial enriquit amb un isòtop del liti que permet absorbir els neutrons i impedeix que hi haja radiació de fons produïda en el col·limador mateix. “En utilitzar aquest col·limador en primer pla, es forma una càmera estenopeica que permet fer una imatge de la radiació de neutrons amb gran precisió i eficiència de detecció alhora que permet aplicar simultàniament tècniques d’imatge gamma”, descriu l’investigador.

D’altra banda, la radiació gamma es visualitza utilitzant col·limació electrònica amb dos plans de detecció: en el primer, el raig gamma es dispersa, i en el segon s’absorbeix completament. “Unint la informació energètica i espacial dels dos plans som capaços de reconstruir l’origen espacial d’aquesta radiació gamma”, revela Jorge Lerendegui, investigador del CSIC participant en aquest projecte.

Aplicacions

Entre les aplicacions principals d’aquest dispositiu hi ha la seguretat nuclear. “El detector permetria identificar fonts de radiació nuclear on hi pot haver urani o plutoni ocults, que emeten aquests dos tipus de radiació”, assegura Lerendegui. A més de detectar radiació gamma i de neutrons alhora, el dispositiu desenvolupat a l’IFIC és més compacte i lleuger, “i marca la diferència amb altres dispositius anteriors més voluminosos, fet que implica una major portabilitat i augmenta el rang d’aplicacions d’aquest nou sistema”, puntualitza César Domingo.

Els investigadors situen en la teràpia hadrònica una altra de les possibles aplicacions d’aquest dispositiu. Aquest tipus de teràpia utilitza protons per tractar certs tipus de tumors molt localitzats. L’avantatge respecte a la radioteràpia convencional, que utilitza fotons, és que l’hadroteràpia afecta principalment el tumor i minimitza danys als teixits sans adjacents.

En el recorregut dels protons cap al tumor es produeixen raigs gamma, “que poden ser analitzats amb aquest dispositiu per conèixer amb molta precisió la seua trajectòria i si realment dipositen la major part de la seua energia en el tumor”, segons Jorge Lerendegui. “D’altra banda, també hi ha neutrons, que representen la principal font de dosi secundària en aquest tipus de teràpia. Per tant, monitoritzar els dos tipus de radiació representaria un avançament significatiu en aquest camp”, conclou.

 

 

Hipoxia doradas adaptación ejercicio IATS
El detector desenvolupat en el IFIC permet mesurar radiació gamma i neutrons amb un ampli rang d’energia i visualitzar-les espacialment, la qual cosa permet múltiples aplicacions. Crèdit: IFIC.
Material de descàrrega
Imatge (jpeg)
Nota de premsa (pdf)
Share This