Cámara de ionización

Qué es la cámara de ionización

El término combina "cámara" (del latín camera, recinto cerrado) con "ionización," el proceso por el cual un átomo o molécula pierde o gana electrones al interactuar con radiación de alta energía. Cuando un fotón de rayos X o gamma, o una partícula cargada, penetra en el gas que llena el detector, arranca electrones de las moléculas del gas y genera pares de iones (un ion positivo y un electrón libre por cada evento). Un campo eléctrico aplicado entre los electrodos recoge esas cargas y produce una corriente proporcional a la cantidad de radiación que ha atravesado el volumen sensible.

La tensión entre los electrodos se mantiene deliberadamente baja (entre 100 y 300 V, según el diseño), para que no se produzca amplificación del gas. Esa ausencia de multiplicación secundaria es lo que distingue a la cámara de ionización de otros detectores gaseosos, como el contador proporcional o el tubo Geiger-Müller. Tiene una ventaja práctica considerable: al no depender de la avalancha iónica, carece de "tiempo muerto" apreciable y puede funcionar a tasas de dosis altas sin perder precisión.

Configuraciones de uso médico

Cámara tipo Farmer. Es la más utilizada en la calibración de aceleradores lineales. Tiene forma cilíndrica, un volumen sensible de unos 0,6 cm³ y se introduce en un maniquí de agua o material equivalente a tejido para medir la dosis absorbida en condiciones de referencia. El nombre viene de Frank T. Farmer, físico médico británico que estandarizó el diseño en la segunda mitad del siglo XX.

Las cámaras de placas paralelas presentan una geometría plana que permite una mejor resolución espacial cerca de la superficie. Se emplean sobre todo en la dosimetría de haces de electrones y en medidas a profundidades mínimas, donde la geometría cilíndrica introduce artefactos de volumen. Para campos de radiación muy pequeños, como los que generan sistemas de radiocirugía o aceleradores compactos, existen microcámaras con volúmenes sensibles de apenas 0,01 a 0,05 cm³ (hay que sacrificar señal para ganar resolución espacial, y el compromiso no siempre es trivial).

Un tercer tipo, la cámara de pozo, tiene geometría cilíndrica hueca y está diseñada para medir la actividad de fuentes radiactivas encapsuladas antes de implantarlas en un paciente, un paso obligado en el control de calidad de la braquiterapia.

Papel en la cadena dosimétrica

La medida que proporciona una cámara de ionización no es directamente la dosis absorbida en tejido. Lo que mide es la carga eléctrica recogida en el gas, que después se convierte en dosis mediante factores de calibración trazables a un laboratorio primario de metrología (en España, el CIEMAT; a nivel internacional, el Bureau International des Poids et Mesures). Esa cadena de trazabilidad es lo que garantiza que la dosis prescrita por el oncólogo radioterápico coincida, dentro de una incertidumbre aceptable, con la dosis que realmente recibe el paciente.

El dosímetro de pluma, que durante décadas se usó para la vigilancia radiológica personal del trabajador, funciona también como una cámara de ionización en miniatura, aunque con menor precisión que los modelos de laboratorio.

Preguntas frecuentes

¿Para qué se usa la cámara de ionización en un hospital?

Principalmente para verificar que los equipos de radioterapia administran la dosis correcta. Sin esa verificación periódica, no habría forma de garantizar que el plan de irradiación calculado por el sistema de planificación coincide con lo que el acelerador emite realmente.

¿Es lo mismo una cámara de ionización que un contador Geiger?

No. Ambos son detectores de gas, pero el contador Geiger opera a voltajes mucho más altos y produce una descarga completa con cada evento de radiación, lo que lo hace adecuado para detectar presencia de radiación pero inadecuado para medir dosis con precisión. La cámara de ionización trabaja sin amplificación del gas y ofrece una respuesta proporcional a la energía depositada.

¿Quién inventó la cámara tipo Farmer?

Frank T. Farmer, un físico médico británico activo en la segunda mitad del siglo XX, desarrolló el diseño cilíndrico que se convirtió en estándar internacional para la calibración de haces clínicos de fotones y electrones. Versiones actualizadas de aquel modelo siguen fabricándose hoy.

Referencias

1. Radiation Dosimetry. ¿Qué es la cámara de ionización?.
2. Radiation Dosimetry. Aplicaciones de las cámaras de ionización.
3. MedlinePlus. Exposición a la radiación.
4. Alcaraz Baños M. Detección de radiación ionizante (Tema 4). Universidad de Murcia.