Conceptos Fundamentales de Física de Radiaciones y Dosimetría
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Conceptos Fundamentales de Física de Radiaciones
Propiedades del Núcleo y Decaimiento
- U-238 por escritura convencional: Es la suma total de sus nucleones, la cual es de 238.
- Decaimiento: Se define por la vida media (T½); es el tiempo necesario para llegar a la mitad de los átomos que se poseían al principio. Cuando se llega a 1/4 de la cantidad inicial, han transcurrido 2 vidas medias.
- Vía de desexcitación del núcleo: Es la emisión de radiación gamma, ya que posee carga. Por otro lado, los procesos de excitación incluyen los Rayos X de frenado, característicos y protones.
Leyes y Conceptos de Atenuación
- Ley de atenuación (Concepto físico): Concepto físico de atenuación que es calculado y se cumple teóricamente para un haz estrecho monoenergético; considera, a su vez, un material de pequeño espesor.
- Ley de atenuación (Concepto matemático): Concepto matemático que permite conocer la distribución y calcular con certeza la disminución de fotones según su profundidad.
- Dependencia de la ley de atenuación: Depende de la calidad del haz, el material irradiado y el espesor de dicho material.
- TVL (Tenth Value Layer): Concepto de atenuación que involucra y aduce la profundidad de material que logra detener en un 90% la radiación incidente.
- CHR (Capa Hemirreductora): Concepto de atenuación frente a la radiación cuyo valor sirve para caracterizar un haz de radiación.
- Coeficiente de atenuación lineal: Concepto de atenuación que contempla la desaparición gradual de parte del haz incidente al atravesar un material dado, en una sola dimensión.
- Coeficiente de atenuación másico: Parte del haz incidente al atravesar un material X; dicho cálculo ha sido modificado para que sea aplicable a cualquier elemento conociendo su densidad.
Interacción de la Radiación con la Materia
- Efecto fotoeléctrico: Fenómeno subatómico donde siempre ocurre que se emite radiación característica según la estirpe (elemento) del átomo blanco; ocurre generalmente en materiales con alto número atómico (Z). El haz incidente se absorbe totalmente y produce un cambio energético entre niveles que puede coincidir, en ocasiones, con el espectro de luz visible.
- Efecto Compton: Tipo de interacción subatómica donde el fotón radiante se consume solo parcialmente; además, ocurre en las capas externas del elemento.
- Formación de pares: Fenómeno subatómico que solo ocurre con una energía específica y que, secundariamente, produce dos haces con 180º de desfase entre sí.
- Radiación por frenado (Bremsstrahlung): Lo que mejor lo describe es la emisión de radiación resultante de la deflexión y desaceleración de los electrones al pasar cerca del núcleo de los átomos del blanco.
- Radiación corpuscular denominada Beta: Compuesta por electrones o positrones.
- Probabilidad de interacción: La probabilidad de que la radiación X o gamma interactúe con la materia produciendo ionización depende de la densidad del medio (su Z), la sección eficaz del haz y su energía pico (peak).
Radiobiología y Efectos Biológicos
- Relación LET y Daño Biológico Relativo (EBR): Una radiación con alta LET (Transferencia Lineal de Energía) provoca lesiones más graves e irreparables en el ADN. Por el contrario, una LET baja no produce lesiones tan graves e irreparables.
- LET: Es la calidad de radiación que se le administra a un paciente.
- Efectos deterministas (no estocásticos): La magnitud utilizada en este caso es la dosis absorbida. Se considera algo seguro (efecto umbral: vivo/muerto).
- Efectos estocásticos: No es algo tangible ni seguro; es de carácter estadístico y probabilístico.
Magnitudes, Unidades y Constantes
Unidades del Sistema Internacional y Especiales
- Dosis absorbida: Gray (Gy).
- Dosis equivalente: Sievert (Sv).
- Exposición: C/kg (Coulomb por kilogramo).
- Kerma: Rad (unidad antigua) o Gray.
- Unidad especial de Roentgen: 1 C/kg = 3876 R.
Definiciones de Magnitudes
- Magnitud de exposición: La carga total de iones de un solo signo producidos por radiación X o gamma en el aire.
- Magnitudes radiométricas: Dosis desde la máquina, número y energía de las partículas ionizantes.
- Magnitudes dosimétricas: Dosis que recibes en el cuerpo; se correlaciona con los efectos reales de la radiación.
- Kerma: Medición de radiación en el aire de partículas sin carga (neutrones y fotones). Su unidad es el Gray; es una magnitud no estocástica representativa de la energía transferida por unidad de masa a un punto de un material. Existe igualdad con la dosis absorbida bajo ciertas condiciones.
- Cerma: Partículas con carga en el aire (rayos gamma, etc.).
- Electronvoltio (eV): Cantidad de energía igual a la que adquiere un electrón al someterlo a una diferencia de potencial de 1 Voltio.
Rangos de Energía
- Luz visible: 1.5 a 3 eV.
- Rayos X: 1 a 200 KeV.
- Rayos cósmicos: Más de 1 GeV.
Fórmulas y Constantes Físicas
Constantes
- 1 m = 1e9 nm
- v (velocidad de la luz) = 3e8 m/s
- 1 J = 6.242e18 eV
- h (constante de Planck) = 6.626e-34 Js
- Prefijos: k (10³), M (10⁶), G (10⁹)
- 1 J = 6.242e12 MeV
Fórmulas
- F = V / longitud de onda
- T = 1 / F
- E = h x f
- Longitud de onda = V / F
- F = E / h
- F = 1 / T
Interpretación de Gráficos
Imagen de gráficos y sus picos:
- 1 solo pico = 0º
- 2 picos casi juntos = 90º
- 2 picos separados = 135º
- 2 picos muy juntos = 45º