Clase numero1 radiaciones ionizantes.ppt - Clase Numero 1...

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Unformatted text preview: Clase Numero 1 Definición de radiación Definición de radiación. El término radiación se emplea genéricamente, para designar la energía electromagnética o las partículas materiales que, a partir de un foco emisor, se propagan en el espacio. Esta propagación, en ausencia de campos que influyan sobre la radiación, es de forma recta y en una velocidad de 3.0 x 10 10 centímetros por segundo. Radiaciones no ionizantes. Radiaciones no ionizantes: radiaciones que por su naturaleza no pueden cambiar la materia a nivel molecular, por lo tanto son incapaces de producir iones. Ejemplos: Luz, ondas de radar, ondas de televisión, wi-fi. Radiaciones ionizantes. Determinadas radiaciones son capaces de producir partículas cargadas (iones) a su paso por la materia. Ejemplos: Rayos X, rayos gamma, partículas cargadas, ultravioleta, radiación cósmica. Radiación natural. Es la radiación que se recibe por los decaimientos de materiales radiactivos de manera natural y que están presentes en el ambiente. También es sumada la radiación cósmica proveniente del espacio exterior, ambas representan un 80 % de la radiación natural. (Ej.Radón 222) El resto (20%) lo suma las radiaciones provenientes de las practicas humanas como los rayos x u otras prácticas médicas. Radiación artificial. Es el mismo tipo de radiación que el anterior, solo que los elementos emisores son creados por el hombre. Se logra teniendo materiales estables (que no emiten radiación) e induciéndoles a campos de energía o partículas, provocando inestabilidad en ellos, volviéndolos radiactivos. La ondas electromagnéticas. Una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía, ya sea esta luz, calor, etc. Longitud de onda. Se describe como el período espacial de la misma onda repite su forma. Se consideran dos puntos consecutivos dos puntos mas altos (Crestas), dos puntos bajos (valles), o dos puntos cruces en cero. Su medida en el sistema internacional es el Amstrong (equivalente a 1x10-10 metros). Frecuencia de onda. Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. Su medida en el sistema internacional es el Hertz. Su unidad de tiempo es el segundo. Velocidad de onda. En las radiaciones es un valor constante, y es 3.0 x 10 10 cm/seg. Estas velocidad la determina la velocidad de la luz. Energía de onda En física, energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. La onda es capas de transportar energía por medio de “quantos” o paquetes de energía, que viajan a traves de la onda. Relación frecuencia-longitud. La frecuencia inversamente proporcional al la longitud de onda. Entre más longitud de onda menor frecuencia. Entre mayor frecuencia menor longitud de onda. Relación frecuencia-longitud. La relación de la frecuencia, la longitud y la velocidad de la onda electromagnética es definida por la siguiente fórmula: C= n . λ Donde C es velocidad, n es frecuencia y λ es la longitud. Relación frecuencia-longitud y energía. La ondas con menor frecuencia son menos energéticas, por lo tanto tienen mayor longitud de onda. Las ondas con mayor frecuencia son más energéticas , pero tienen una menor longitud de onda. Las radiaciones ionizantes tienen una alta frecuencia (alrededor de 10 18 a 10 23 hirtz), y tiene una longitud baja (alrededor 10 3 a 10 - 6 amstrong). Espectro electromagnético. Se defina como una distribución energéticas de las diferentes ondas electromagnéticas, clasificadas de acuerdo con la frecuencia o longitud de la onda. Existen varias representaciones, sin embargo la mayoría va desde las ondas de mayor longitud de onda, que son las ondas de radio, hasta la de menor longitud de onda, como lo son las radiaciones ionizantes. El espectro es infinito y continuo, pues se sabe de la existencias de ondas extremadamente diminutas (ondas de Planck), hasta ondas tan grandes como el universo mismo. No existen limites definidos entre las diferentes categorías de las ondas. Espectro electromagnético. La distribución del espectro electromagnético puede ser la siguiente: – 1. Luz visible: Es la más familiar con nosotros por que tenemos censores para captarla. Su fuente principal es el sol. – 2. Infrarrojos: Supera las longitudes captadas por los ojos. Es un medio importante para la transmisión de calor. Espectro electromagnético. – 3. Microondas: Se consideran ondas cortas de radio, se producen en su mayoría en los hornos caseros y teléfonos. – 4. Ondas de radio: Se producen por conductores oscilantes en un circuito, aunque también existe ondas provenientes del espacio (radioastronomía) – 5. Ultravioleta: Radiaciones con longitudes más cortas que la luz visible. Son producidos por fuentes térmicas como el sol. Espectro electromagnético. – 6. Rayos X: Tienen la propiedad de la penetración en los tejidos, y son absorbidos por materiales sólidos, lo que los hacen útiles en radiodiagnóstico. – 7. Rayos gamma: Tienen longitud de onda corta. Son las más penetrantes de las ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético Atenuación de las ondas. Cuando una onda pasa por un medio, parte o toda la energía es transmitida al medio en que trascurre la onda. El efecto atenuador significa una perdida de la potencia de la onda, por lo tanto una disminución en su energía y en su efecto. El efecto de atenuación de las ondas o de la radiación es más familiar en algunos tipos de radiación, como por ejemplo las ondas térmicas, aunque existe también el efecto en radiaciones mas penetrantes, como los rayos x. Atenuación de las ondas. Un ejemplo de la atenuación de las ondas es cuando nos acercamos a una fogata, sentimos más calor, por que la ondas provenientes de la fuente de las ondas calóricas (fuego) está más cerca, por lo tanto hay menos medio (ambiente) al que las ondas puedan transferir sus energía. Este ejemplo da causa a la distancia como medio disminuir el efecto de la ondas. Atenuación de las ondas. Otro ejemplo de la atenuación es cuando vamos a la playa y nos colocamos protectores solares, que sirven como barrera a las ondas provenientes del sol. La barrera hace que la onda solar trasfiera su energía al protector solar y disminuya su efecto, disminuyendo un riesgo. Este ejemplo da causa al blindaje como medio disminuir el efecto de la ondas. La radiación El término radiación se emplea genéricamente, para designar la energía electromagnética o las partículas materiales que, a partir de un foco emisor, se propagan en el espacio. Esta propagación, en ausencia de campos que influyan sobre la radiación, es rectilínea (en forma de “rayos”, a lo cual alude el nombre). Características de las radiaciones no ionizantes Las no ionizantes son aquellas que no poseen suficiente energía como para ionizar los átomos. Las características principales de las radiaciones no ionizantes son: a. Se extienden desde 0 Hz hasta aproximadamente 3x10 15 Hz. b. Sus niveles de energía decrecen con sus bajas frecuencias. c. Longitudes de onda grandes d. Las radiaciones no Ionizantes, aun cuando sean de alta intensidad no pueden causar ionización. e. Las radiaciones no ionizantes son todas ondas electromagnéticas. Características de las radiaciones ionizantes Una radiación se entiende como ionizante cuando su nivel de energía es suficiente para arrancar electrones de la corteza de los átomos con lo que interacciona, produciendo iones a su paso por la materia, por lo que reciben el nombre genérico de radiaciones ionizantes. Características de las radiaciones ionizantes La radiación ionizante suelen ser un fenómeno de la radiactividad, que procede de los átomos y está compuesta principalmente por partículas alfa, beta y rayos gamma. También es posible su aparición debido a la excitación de los electrones en las cortezas atómicas, mediante el calor o la aplicación de campos electromagnéticos intensos de rayos X. Características de las radiaciones ionizantes Las radiaciones ionizantes interaccionan con la materia viva, produciendo diversos efectos, siendo una inmensa mayoría perjudiciales para la vida. Del estudio de esta interacción y de sus efectos, se encarga la radiobiología. Características de las radiaciones ionizantes Este tipo de radiaciones son utilizados desde su descubrimiento, en aplicaciones médicas e industriales; siendo las más conocidas, los aparatos de rayos X o las fuentes médicas oncológicas de cobaltoterapia o en el uso de aceleradores de partículas. Características de las radiaciones ionizantes Principales propiedades de las radiaciones ionizantes. a. Las radiaciones ionizantes son invisibles. b. La propagación de las radiaciones ionizantes se efectúa en línea recta y a la velocidad de la luz. c. No es posible desviar las radiaciones ionizantes por medio de una lente o de un prisma, pero sí por medio de una red cristalina (difracción). d. Las radiaciones ionizantes atraviesan la materia. El grado de penetración depende de la naturaleza de la materia y de la energía de las radiaciones. e. Las radiaciones ionizantes liberan electrones de la materia. f. Los ionizantes pueden deteriorar o destruir las células vivas. Ionización producida Radiación directamente ionizante: suele comprender a las radiaciones corpusculares formadas por partículas cargadas, que interaccionan de forma directa con los electrones y el núcleo de los átomos de moléculas blanco o diana como el oxígeno y el agua. Suelen poseer una alta transferencia lineal de energía. Ionización producida Radiación indirectamente ionizante: está formada por las partículas no cargadas como los fotones o los neutrones, que al atravesar la materia interaccionan con ella produciendo partículas cargadas, siendo éstas las que ionizan a otros átomos. Suelen poseer una baja transferencia lineal de energía Radiación electromagnética: Está formada por fotones con energía suficiente como para ionizar la materia (es decir, superior a unas decenas de electronvoltios). Según su origen y su energía, se le clasifica en rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Los rayos X Los rayos X son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. Los rayos X La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones). Los rayos gamma (λ) Los rayos gamma (λ) son radiaciones electromagnéticas de igual naturaleza que los rayos X. Poseen las mismas propiedades pero no están producidos por un aparato eléctrico. Los rayos gamma proceden de la desintegración de núcleos atómicos de un elemento radiactivo. Los rayos gamma (λ) La energía de la radiación gamma no es regulable; depende de la naturaleza de la fuente radiactiva. La intensidad de la radiación tampoco es regulable, ya que no es posible influir sobre la desintegración de un material radiactivo. Los rayos gamma (λ) Al igual que los rayos X, la radiación gamma puede ser parcialmente absorbida al atravesar un espesor de un material y también pueden ser usados para producir una imagen radiográfica. Radiación corpuscular Radiación corpuscular: incluye a las partículas alfa (núcleos de Helio), beta (electrones y positrones de alta energía), protones, neutrones y otras partículas que sólo se producen en los rayos cósmicos o en aceleradores de muy alta energía, como los piones o los muones. Electrón voltio Para procesos atómicos y nucleares y para radiación electromagnética, se usa una unidad especial de energía llamada electrón-voltio (eV). Un eV es en realidad, una unidad muy pequeña, equivalente a la energía que adquiere un electrón al ser movido a través de un potencial eléctrico de 1 voltio. Electrón voltio Los electrones de la capa externa del átomo, son los únicos que están involucrados en las reacciones químicas, inclusive en toda la bioquímica corporal. Estos electrones tienen una energía de unión de unos pocos electrón voltio (eV). Átomos neutros Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones. La radiación alfa (α) Las partículas alfa son conjuntos de dos protones y dos neutrones, es decir, el núcleo de un átomo de helio, eyectadas del núcleo de un átomo radiactivo. La emisión de radiactividad tipo alfa ocurre en general en átomos de elementos muy pesados, como el uranio, el torio o el radio. El núcleo de estos átomos es bastante rico en neutrones, es decir, hay bastantes más neutrones que protones en el núcleo, y ello los hace inestables. La radiación alfa (α) Al emitir una partícula alfa, el átomo cambia la composición de su núcleo, y queda transformado en otro distinto, con dos protones y dos neutrones menos. Se dice que ha tenido lugar una transmutación de los elementos. Así por ejemplo, cuando el uranio 238 cuyo número atómico (Z = número de protones en el núcleo) es de 92, emite una partícula alfa, queda transmutado en un átomo de torio 234, cuyo número atómico es de 90. La radiación alfa (α) Reparte su energía con gran rapidez, y su penetración en los materiales es pequeña. Típicamente, pueden ser detenidas por una simple hoja de papel. No obstante, estas radiaciones distan mucho de ser inocuas, pues suelen actuar sobre los lugares en que son depositadas, bien por sedimentación, por ingesta o inhalación. Radiación beta (β-) Las partículas beta se originan en un proceso de reorganización nuclear en que el núcleo emite un electrón, junto con una partícula no usual, casi sin masa, denominada antineutrino que se lleva algo de la energía perdida por el núcleo. Como la radiactividad alfa, la beta tiene lugar en isótopos ricos en neutrones, y suelen ser elementos producidos en reacciones nucleares naturales, y más a menudo, en las plantas de energía nuclear Radiación beta (β-) Cuando un núcleo expulsa una partícula beta, un neutrón es transformado en un protón y un electrón (partícula Beta). El núcleo aumenta así en una unidad su número atómico, Z, y por tanto, se transmuta en el elemento siguiente de la tabla periódica de los elementos. Radiación beta (β-) Reaccionan menos frecuentemente con la materia que las alfa, y en general son más penetrantes. Típicamente son detenidas por capas delgadas de plástico o de metales ligeros como el aluminio. Neutrones Los neutrones son partículas procedentes del espacio exterior, de colisiones entre átomos en la propia atmósfera o de desintegraciones radiactivas espontáneas o artificiales dentro de reactores nucleares. Son partículas de masa cuatro veces inferior a la de las partículas alfa, y sin carga, por lo que tienen una gran energía y son muy penetrantes, al no sufrir apenas interacciones con la materia que van atravesando. Para detenerlas deben utilizarse gruesas capas de hormigón, plomo o agua. Relación radiación-penetración Las partículas alfa (α) tienen un lento paso a través de la materia. En este paso lento tiene una lata posibilidad de interacción con la materia, en consecuencia, las partículas alfa pierden su energía muy velozmente y avanza solamente pequeñas distancias en una densidad media. Relación radiación-penetración La partículas beta (β), mucho más pequeñas que las alfa, avanzan por la materia de manera más rápida, esto le permite interaccionar menos con la materia por unidad de distancia, y dar su energía más lentamente que las partículas alfa. Todo esto da como resultado que las partículas beta avanzan más distancia en una densidad promedio que las alfa. Relación radiación-penetración Las radiaciones gamma (γ) y X pierden su energía conforme interacciona con los electrones de los átomos. Estas viajan largas distancias entre medios muy densos y su absorción completa es muy difícil. Relación radiación-penetración Los neutrones dan su energía a través de varias interacciones, la importancia de estas dependen directamente de las energías de los neutrones. Por esta razón, los neutrones están divididos en tres tipos: rápidos, intermedios y térmicos. Los neutrones son muy penetrantes y viajan largas distancias entre los medios densos. Relación radiación-penetración Radiacíón Masa (u) Carga Rango en el aire Rango en el tejido 4 +3 0.03 m 0.04 mm 1/1840 -1 y +1 3m 5m Xyγ 0 0 Largo Atraviesa el cuerpo Neutrón Rápido 1 0 Largo Atraviesa el cuerpo Neutrón térmico 1 0 Largo 0.15m Alfa (α) Β Producción de los rayos X La mayoría de los rayos X dependen su producción del fenómeno de frenado de radiación o conocido como bremsstrahlung (breaking radiation). Bremsstrahlung (breaking radiation). Es producido cuando partículas cargadas, usualmente electrones, se mueven a una gran alta velocidad y son desviados rápidamente por un elemento en que este choca. A este fenómeno se le conoce como deflexión. Radiación característica Es otro proceso de producción de rayos X, pero menos común que la radiación por frenado Se produce cuando un electrón proyectil interacciona con un electrón de las capas internas del átomo, quedando excitado y abandondo el átomo. Un átomo de una orbita con mayor nivel energético toma lugar en la posición vacante que dejó el átomo excitado con perdida de energía en el proceso. Esta energía es emitida en forma de rayos X. Producción de los rayos gamma Radiactividad es una reacción nuclear de “descomposición espontánea”; es decir, un nucleido inestable se descompone en otro más estable que él, a la vez que emite una “radiación”. El nucleido hijo (el que resulta de la desintegración) puede no ser estable, y entonces se desintegra en un tercero, el cual puede continuar el proceso, hasta que, finalmente se llega a un nucleido estable. Producción de los rayos gamma Son radiactivos todos los isótopos de los elementos con número atómico igual o mayor a 84 (el polonio es el primero de ellos), y que hoy se obtienen en su mayoría en los laboratorio de isótopos radiactivos de elementos cuyos isótopos naturales fueron estables. A esto se le llama radiactividad artificial. Producción de los rayos gamma Básicamente, si una sustancia es radioactiva o no, depende de la composición de su núcleo. Hay tres razones por las cuales una sustancia podría ser radioactiva. Su núcleo puede ser inestable porque tiene: a. Demasiados protones (exceso de p), b. Demasiados neutrones (exceso de n), c. Demasiados neutrones y protones (exceso de p, n). Producción de los rayos gamma La radiación gamma (γ) es de naturaleza electromagnética, semejante a la luz ordinaria o a la radiación X, pero con menor longitud de onda. Es, por lo tanto, de naturaleza ondulatoria, carente de masa en reposo y de carga. Esta radiación tampoco existía antes en el núcleo, sino que es energía que se emite como consecuencia de un reajuste energético del núcleo. Periodo de semidesintegración Se llama periodo de semidesintegración (T), también período, semiperiodo, semivida o vida mitad (T1 / 2 = ln(2) / λ), al tiempo que ha de transcurrir para que la cantidad de sustancia radiactiva se haya reducido a la mitad de su valor inicial. El valor de T, puede variar entre fracciones muy pequeñas de segundo (isótopos de vida corta) a millones de años (isótopos de vida larga). Cada radioisótopo tiene un semiperiodo característico, siempre diferente del de otros isótopos. Periodo de semidesintegración Periodo de semi...
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