Analisi dei vetri di orologi tramite risonanza paramagnetica elettronica (EPR) e termoluminescenza (TL) per dosimetria retrospettiva

Abstract

Negli ultimi anni è cresciuto il rischio di esposizioni radiologiche non controllate della popolazione, sia a causa di incidenti associati ad applicazioni industriali e mediche delle radiazioni ionizzanti sia in seguito ad incidenti legati all’abbandono o alla dismissione di sorgenti ma anche ad un uso criminale di materiale radioattivo [1–3]. Gli effetti biologici prodotti dalle radiazioni ionizzanti dipendono fortemente dalla quantità di energia impartita per unità di massa (dose assorbita) [4]. Pertanto, nell’ambito di un incidente radiologico, disporre di procedure di ricostruzione della dose assorbita da un individuo può contribuire oltre che ad identificare i membri della popolazione eventualmente coinvolti anche a stimare la gravità del danno subito. Inoltre per prevedere i possibili effetti a lungo termine e programmare un corretto trattamento terapeutico può essere altresì importante conoscere la distribuzione di dose al corpo [5, 6]. Poiché la popolazione comune non indossa dosimetri individuali specifici, diviene indispensabile la ricerca di dosimetri di emergenza tra i materiali facilmente reperibili sulla persona esposta o sul luogo dell’evento. I dosimetri fortuiti devono essere di facile acquisizione, semplici da preparare per le misure ed è auspicabile che l’intera procedura per la ricostruzione della dose in condizioni di emergenza sia rapida e non invasiva. É importante, inoltre, che la loro lettura sia sufficientemente sensibile da permettere la misura di dosi clinicamente significative (sicuramente inferiori ai 10 Gy) e la differenziazione tra valori di dose appartenenti ai diversi intervalli di dose di interesse per la dosimetria in caso di emergenza radiologica [7, 8]. L’insieme delle misure finalizzate alla ricostruzione della dose ricevuta in un passato recente o lontano vengono descritte collettivamente come dosimetria retrospettiva [6]. Si parla di dosimetria retrospettiva accidentale qualora le valutazioni siano mirate a ricostruire dosi ricevute in seno ad incidenti ai quali è associata emissione di radiazioni ionizzanti. Spesso le esposizioni accidentali dei membri della popolazione sono localizzate o comunque molto eterogenee. In tal caso, può essere utile adottare come dosimetri accidentali oggetti prossimi a diverse parti del corpo così da poter ricostruire la distribuzione di dose al corpo stesso. Per tale motivo vari tipi di materiali organici ed inorganici, prelevabili direttamente dagli individui o da oggetti in loro stretta prossimità, sono stati sottoposti ad esperimenti, anche con più tecniche sperimentali, per studiarne le potenzialità come dosimetri individuali fortuiti. Sono state prese in considerazione tecniche di dosimetria biologica e di dosimetria fisica. Queste ultime, in particolare, consentono una misura indiretta della dose tramite valutazione degli effetti fisici indotti dalle radiazioni ionizzanti. Tra le varie tecniche di dosimetria fisica, la spettroscopia di risonanza di spin elettronico (ESR) permette la valutazione quantitativa della concentrazione delle specie paramagnetiche radioindotte che è strettamente legata alla dose assorbita. Invece, la termoluminescenza (TL) fornisce informazioni sulla dose di irraggiamento tramite la misura della concentrazione di elettroni indotti dalla radiazione ionizzante nelle trappole della struttura di materiali isolanti o semiconduttori. L’obiettivo di questo lavoro è l'analisi delle proprietà dosimetriche campioni di vetro minerale, quale quello presente sui quadranti degli orologi da polso, irradiati con fasci di fotoni tramite spettroscopia EPR e tecnica TL.