Interacción de la radiación con la materia Física de Radiaciones Interacción de la radiación con la materia

Radiación y Radioactividad Radiación: Energía en tránsito, ya sea como ondas electromagnéticas o como partículas. Radioactividad: Proceso natural y espontáneo. Característica de varios materiales que emiten radiación ionizante.

Ionización Ionización: proceso que resulta de remover un electrón de un átomo o molécula eléctricamente neutro. El resultado es la creación de un par de iones: un electrón (negativo) y un positiva.

Excitación Excitación: Proceso que le proporciona suficiente energía a un electrón de un átomo o molécula que le permite ocupar un estado de mayor energía. El electrón permanece ligado al átomo o molécula, no se producen iones y el átomo permanece neutro.

Espectro electromagnético

Radiación y el cuerpo humano

Interacción de la radiación con la materia

Tipos de radiaciones ionizantes Directamente ionizante (partículas cargadas): Partículas alfa (a). Partículas beta (b+ ó b-). Indirectamente ionizante (partículas neutras): Rayos gamma (g). Rayos – X. Neutrones.

Dosis Dosis absorbida: cantidad de energía que la radiación ionizante imparte a una dada cantidad de masa de materia. Unidades: rad (radiation absorbed dose), en SI: Gray = 1joule/kg. 100 rad = 1Gy. Dosis biológica efectiva ó equivalente: es la dosis absorbida multiplicada por un factor de calidad, que tiene en cuenta el potencial de daño biológico relativo de los distintos tipos de radiación. Unidad rem (roentgen equivalent man), en SI: Sievert. 100rem = 1Sv. Ejemplo: partículas a es 20 veces más dañina que las b.

Interacciones de Partículas a Principales mecanismos de transmisión de energía:1) ionización y 2) excitación. Alta probabilidad de interacción: produce un alto número de pares iónicos por unidad de camino recorrida. Rango corto: débilmente penetrante.

Clasificación de neutrones (interacción con tejidos) Categoría Rango de energía Térmicos ~ 0.025 eV (< 0.5 eV) Intermedios 0.5 eV - 100 KeV Rápidos 100 KeV - 20 MeV Relativistas > 20 MeV

Interacciones de neutrones Neutrones lentos: 1)Captura radiactiva con emisión g; 2) con emisión de partículas cargadas (a, p, d); 3) fisión (absorción por un átomo pesado). Neutrones rápidos: 1) scattering elástico e inelástico (modera o termaliza los n)

Scattering elástico de neutrones Neutrón colisiona con núcleo de aprox. el mismo tamaño. El núcleo de H es el más eficaz. No hay emisión de rayos-g. Se separa el núcleo de sus electrones.

Scattering inelástico de neutrones El neutrón golpea un núcleo grande. Penetra el núcleo, excitando un nucleón y sale con pérdida de energía. El núcleo queda en estado excitado y emite rayos-g.

Propiedades de las radiaciones Radiación Tipo de Radiación Masa (uma) Carga Materiales para frenarla Alfa Partícula 4 +2 Papel, piel, ropa. Beta 1/1836 ±1 Plástico, vidrio, metales livianos. (bajo Z y baja densidad) Gamma – rayos X Ondas electromagnéticas Metales densos, concreto, Tierra. (alto Z, alta densidad). Neutrons Partículas 1 Materiales con hidrógeno para moderar (Agua, plásticos, aceite), para absorber, materiales que capturan (boro, cadmio).

Rayos - X En 1895 Wilhelm Conrad Röntgen descubre los rayos-X trabajando con un tubo de rayos catódicos. Uno de sus primeros experimentos: una radiografía de la mano de su esposa.

Tubo de Rayos-X

http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Radiography /EquipmentMaterials/xraysources.htm

Rayos –X característicos El e- incidente colisiona con un e- de la capa K. Esta vacancia es llenada por un e- de una capa externa. Energía sobrante: emisión de fotón (rayo X).

Rayos X característicos

Rayos X – Rayos g Rayos X De origen atómico: R-X característicos. Radiación de frenado: generador de RX. Energía cuántica > 124eV. Rayos g De origen nuclear: proceso radiactivo. Energía cuántica > 1 MeV.

Radioactividad natural Descubierta en 1896 por Henri Bequerel. En 1898 los esposos Curie descubren el “polonio” y el “radium”. En 1946 ya se disponen de fuentes de rayos gamma realizadas por el hombre, como el Cobalto-60. http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Radiography /Introduction/history.htm

Radioactividad natural Henri Bequerel (1852-1908) Pierre Curie (1859-1906) Marie Curie (1867-1934)

Recursos Espectro electromagnético, radiación y cuerpo humano, dosis. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html Rayos X – Rayos g. http://www.ndt-ed.org/EducationResources/ HighSchool/Radiography/hs_rad_index.htm http://www.umich.edu/%7Eradinfo/introduction/cover.htm Neutrones, partículas alfa. http://www.nukeworker.com/study/