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Objetivos: Comprender como interactúan los rayos gama con la materia. 1 Métodos y Terapias 2.4 Interacción Rayos γ -Materia www.gphysics.net – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08.

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1 Objetivos: Comprender como interactúan los rayos gama con la materia. 1 Métodos y Terapias 2.4 Interacción Rayos γ -Materia – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Valdivia, Chile

2 Scattering 2 α β γ n,p – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

3 Scattering γ : Rayleigh (scattering coherente) 3 No genera electrones – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

4 Scattering γ : Compton (scattering incoherente) 4 Genera electrones – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

5 Scattering γ : Efecto fotoeléctrico 5 Genera electrones – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

6 Scattering γ : Producción de pares 6 Campo de Núcleo Electron e - Positron e + Campo de un electrón Electron e - Positron e + Genera electrones – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

7 Absorción 7 Atenuación [cm2/g] Energía [MeV] Scattering coherente Scattering incoherente Absorción fotoeléctrica Producción de pares (Núcleo) Producción de pares (Electrones) Total Generación de electrones – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

8 Absorción 8 Φ(0) Φ(z) z Radiación ionizante al penetrar materia: – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

9 Absorción 9 El flujo que aun prevalece en el haz de radiación en una profundidad z esta dada por: Φ(z) Φ(0) μ(z) z Flujo en la profundidad z [W] Flujo en la superficie [W] Absorción del material en la posición z [1/m] Profundidad [m] – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia El factor de absorción se relaciona con el coeficiente de atenuación σ y la densidad del material ρ mediante

10 Absorción variable 10 El cambio de medio significa que la constante de absorción varia con la posición: Φ(0) Φ(z) z Δz1Δz1 Δz2Δz2 Δz3Δz3 ΔzNΔzN μ1μ1 μ2μ2 μ3μ3 μNμN – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

11 Absorción variable 11 En ese caso la intensidad será: o sea que: o en un limite continuo: Que para el caso μ constante se reduce a la definición original de la reducción exponencial del flujo. … – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

12 Absorción puntual 12 El flujo que sufre scatterring en la profundidad z será: dz z + dz z – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

13 Absorción variable 13 En tres dimensiones debemos considerar que la Intensidad decrece en función del radio: R r Muestra – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

14 Absorción variable 14 Si se supusiese que la energía es entregada en forma directa a la zona en que ocurre el scattering, se puede considerar un volumen dV de masa: – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia Como la dosis es la energía absorbida por unidad de masa Con lo que se obtiene para el caso monocromático (una sola energía):

15 Aproximaciones Pencil Beam 15 Φ(0) Φ(z) z Al sufrir Scattering se genera (en la mayoría de los casos) electrones que son capaces de transferir energía al material: La distribución de energía desde el punto de scattering se puede modelar por ejemplo empleando el modelo de Fermi-Eyges. – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia-08.08

16 Barras o agujas 16 – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia Para el caso de que se apliquen semillas concadenadas o barras/agujas la dosis debe ser calculada sumando a lo largo L de la fuente. Un elemento dx de la fuente de actividad A contribuye en:

17 Absorción 17 – UFRO-Master-Fisica-Medica-2-4-Interaccion-rayos-gamma-materia Integrando a lo largo de la fuente con Se obtiene la llamada integral de Sievert y requiere de ser integrada numéricamente:


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