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

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