Física de RadiacionesFísica de Radiaciones

Interacción de la radiación Interacción de la radiación con la materiacon la materia

Radiación y RadioactividadRadiación y Radioactividad

Radiación: Energía en tránsito, ya sea Radiación: Energía en tránsito, ya sea como ondas electromagnéticas o como como ondas electromagnéticas o como partículas.partículas.

Radioactividad: Proceso natural y Radioactividad: Proceso natural y espontáneo. Característica de varios espontáneo. Característica de varios materiales que emiten radiación ionizante.materiales que emiten radiación ionizante.

IonizaciónIonizaciónIonización:Ionización: proceso que resulta de proceso que resulta de

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

ExcitaciónExcitaciónExcitación:Excitación: Proceso que le proporciona Proceso que le proporciona

suficiente energía a un electrón de un suficiente energía a un electrón de un átomo o molécula que le permite ocupar átomo o molécula que le permite ocupar un estado de mayor energía. El electrón un estado de mayor energía. El electrón permanece ligado permanece ligado

al átomo o molécula, al átomo o molécula, no se producen iones no se producen iones y el átomo permanece y el átomo permanece neutro.neutro.

Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético

Radiación y el cuerpo humanoRadiación y el cuerpo humano

Interacción de la radiación con la materiaInteracción de la radiación con la materia

Tipos de radiaciones ionizantesTipos de radiaciones ionizantes Directamente ionizante (partículas cargadas):Directamente ionizante (partículas cargadas):

Partículas alfa (Partículas alfa ( Partículas beta (Partículas beta (ó ó

Indirectamente ionizante (partículas neutras):Indirectamente ionizante (partículas neutras): Rayos gamma (Rayos gamma ().).

Rayos – X.Rayos – X. Neutrones.Neutrones.

Dosis Dosis

Dosis absorbidaDosis absorbida: cantidad de energía que la radiación : cantidad de energía que la radiación ionizante imparte a una dada cantidad de masa de ionizante imparte a una dada cantidad de masa de materia. Unidades: rad (radiation absorbed dose), en SI: materia. Unidades: rad (radiation absorbed dose), en SI: Gray = 1joule/kg. 100 rad = 1Gy.Gray = 1joule/kg. 100 rad = 1Gy.

Dosis biológica efectiva ó equivalenteDosis biológica efectiva ó equivalente: es la dosis : es la dosis absorbida multiplicada por un factor de calidad, que absorbida multiplicada por un factor de calidad, que tiene en cuenta el potencial de daño biológico relativo de tiene en cuenta el potencial de daño biológico relativo de los distintos tipos de radiación. Unidad rem (roentgen los distintos tipos de radiación. Unidad rem (roentgen equivalent man), en SI: Sievert. 100rem = 1Sv.equivalent man), en SI: Sievert. 100rem = 1Sv.

Ejemplo: partículas Ejemplo: partículas es 20 veces más dañina que las es 20 veces más dañina que las

Interacciones de Partículas Interacciones de Partículas

Principales mecanismos de transmisión de Principales mecanismos de transmisión de energía:1) ionización y 2) excitación.energía:1) ionización y 2) excitación.

Alta probabilidad de interacción: produce Alta probabilidad de interacción: produce un alto número de pares iónicos por un alto número de pares iónicos por unidad de camino recorrida.unidad de camino recorrida.

Rango corto: débilmente penetrante.Rango corto: débilmente penetrante.

Clasificación de neutronesClasificación de neutrones(interacción con tejidos)(interacción con tejidos)

CategoríaCategoría Rango de energíaRango de energía

TérmicosTérmicos ~ 0.025 eV (< 0.5 eV)~ 0.025 eV (< 0.5 eV)

IntermediosIntermedios 0.5 eV - 100 KeV0.5 eV - 100 KeV

RápidosRápidos 100 KeV - 20 MeV100 KeV - 20 MeV

RelativistasRelativistas > 20 MeV> 20 MeV

Interacciones de neutronesInteracciones de neutrones

Neutrones lentos: 1)Captura radiactiva Neutrones lentos: 1)Captura radiactiva con emisión con emisión ; 2) con emisión de ; 2) con emisión de partículas cargadas (partículas cargadas (, p, d); 3) fisión , p, d); 3) fisión (absorción por un átomo pesado).(absorción por un átomo pesado).

Neutrones rápidos: 1) scattering elástico e Neutrones rápidos: 1) scattering elástico e inelástico (modera o termaliza los n)inelástico (modera o termaliza los n)

Scattering elástico de neutronesScattering elástico de neutrones Neutrón colisiona con núcleo de aprox. el mismo Neutrón colisiona con núcleo de aprox. el mismo

tamaño. El núcleo de H es el más eficaz.tamaño. El núcleo de H es el más eficaz. No hay emisión de rayos-No hay emisión de rayos-.. Se separa el núcleo de sus electrones.Se separa el núcleo de sus electrones.

Scattering inelástico de neutronesScattering inelástico de neutrones El neutrón golpea un núcleo grande.El neutrón golpea un núcleo grande. Penetra el núcleo, excitando un nucleón y sale con Penetra el núcleo, excitando un nucleón y sale con

pérdida de energía.pérdida de energía. El núcleo queda en estado excitado y emite rayos-El núcleo queda en estado excitado y emite rayos-..

Propiedades de las radiacionesPropiedades de las radiaciones

RadiaciónTipo de

RadiaciónMasa (uma)

CargaMateriales para

frenarla

Alfa Partícula 4 +2 Papel, piel, ropa.

Beta Partícula 1/1836 ±1Plástico, vidrio, metales livianos. (bajo Z y baja densidad)

Gamma – rayos X

Ondas electromagnéticas

0 0Metales densos, concreto, Tierra. (alto Z, alta densidad).

Neutrons Partículas 1 0

Materiales con hidrógeno para moderar (Agua, plásticos, aceite), para absorber, materiales que capturan (boro, cadmio).

Rayos - XRayos - X

En 1895 Wilhelm Conrad Röntgen En 1895 Wilhelm Conrad Röntgen descubre los rayos-X trabajando descubre los rayos-X trabajando con un tubo de rayos catódicos.con un tubo de rayos catódicos.

Uno de sus primeros Uno de sus primeros experimentos: una experimentos: una radiografía de la mano de su radiografía de la mano de su esposa.esposa.

Tubo de Rayos-XTubo de Rayos-X

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

Rayos –X característicosRayos –X característicos

El eEl e-- incidente incidente colisiona con un ecolisiona con un e-- de de la capa K.la capa K.

Esta vacancia es Esta vacancia es llenada por un ellenada por un e-- de de una capa externa.una capa externa.

Energía sobrante: Energía sobrante: emisión de fotón emisión de fotón (rayo X).(rayo X).

Rayos X característicosRayos X característicos

Rayos X – Rayos Rayos X – Rayos

Rayos XRayos X• De origen atómico: R-X característicos.De origen atómico: R-X característicos.• Radiación de frenado: generador de RX.Radiación de frenado: generador de RX.• Energía cuántica > 124eV.Energía cuántica > 124eV.

Rayos Rayos • De origen nuclear: proceso radiactivo.De origen nuclear: proceso radiactivo.• Energía cuántica > 1 MeV.Energía cuántica > 1 MeV.

Radioactividad naturalRadioactividad natural

Descubierta en 1896 por Henri Bequerel.Descubierta en 1896 por Henri Bequerel. En 1898 los esposos Curie descubren el En 1898 los esposos Curie descubren el

“polonio” y el “radium”.“polonio” y el “radium”. En 1946 ya se disponen de fuentes de En 1946 ya se disponen de fuentes de

rayos gamma realizadas por el hombre, rayos gamma realizadas por el hombre, como el Cobalto-60.como el Cobalto-60.

http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Radiography/Introduction/history.htm

Radioactividad naturalRadioactividad natural

Henri Bequerel (1852-Henri Bequerel (1852-1908) 1908)

Pierre Curie (1859-1906)Pierre Curie (1859-1906)Marie Curie (1867-1934) Marie Curie (1867-1934)

RecursosRecursos Espectro electromagnético, radiación y cuerpo humano, dosis.Espectro electromagnético, radiación y cuerpo humano, dosis.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html

Rayos X – Rayos Rayos X – Rayos

http://www.ndt-ed.org/EducationResources/http://www.ndt-ed.org/EducationResources/HighSchool/Radiography/hs_rad_index.htmHighSchool/Radiography/hs_rad_index.htmhttp://www.umich.edu/%7Eradinfo/introduction/cover.htmhttp://www.umich.edu/%7Eradinfo/introduction/cover.htm

Neutrones, partículas alfa.Neutrones, partículas alfa.

http://www.nukeworker.com/study/http://www.nukeworker.com/study/