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CURSO DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA PARA PROFESIONALES Y/O TECNÓLOGOS

ESTRUCTURA ATÓMICA CONSTITUCIÓN DE LA MATERIA

Estructura atómica

El átomo

P: Protones (carga eléctrica = e)

N: Neutrones (carga eléctrica = 0)

Número másico

y atómico

Átomo néutro

Átomo neutro

Z = Número de electrones orbitales = número de protones

El electrón no pierde energía en su movimiento circular dentro de una misma órbita

Unidades y cantidades

UNIDADES Y CANTIDADES ESPECIALES Muy utilizadas en radiología y radioterapia

El caso particular del trabajo de 1 electrón

el electrón adquiere una cantidad de energía al atravesar un campo eléctrico : energía adquirida= Q ·V

carga de 1 electrón (e) =

Definimos eV como la energía adquirida por el e- al atravesar un campo eléctrico de 1 V

¿Que es radiación?

Radiación

es el transporte de energía a través de la materia o el espacio en forma de ondas electromagéticas, o de partículas de alta energía (radiación nuclear).

Radiación electromagnética

Radiación electeromagnética

La radiación electromagnética cubre un rango extremadamente amplio de energías. Una partícula, de radiación electromagnética se denomina fotón.

Tipos de radiación electromagnética

Tipos

Radiación nuclear

Radiación nuclear

Consiste en la emisión espontánea de partículas o radiación a partir de un núcleo inestable modificando la naturaleza o el estado de los núcleos de sus átomos.

Radiactividad

Cuantificación de la radiactividad

Actividad (A) de una cantidad de un radionucleido es:

dN es el número de desintegraciones producidas en el intervalo dt

La velocidad con la que se desintegra un núcleo radiactivo está relacionada con la constante de semidesintegración ( ): probabilidad de desintegración propia de cada nucleido.

La actividad sigue una ley de atenuación exponencial:

|

Período de semidesintegración (T1/2): tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos radiactivos

RADIACIÓN -MATERIA

Interacción rad-mat

La radiación “ve” a la materia en términos de sus constituyentes básicos, o sea un agregado de electrones y núcleos (y sus constituyentes).

Interacción

Que la radiación interactúe (por algún dado proceso) con un núcleo o con un electrón depende de:

  • Tipo de radiación
  • Energía
  • Medio material.

Dado que por cada núcleo hay Z electrones, las interacciones con los electrones serán muchos mas “abundantes” que con los núcleos.

PROCESOS DE INTERACCIÓN DE ELECTRONES

CON EL MEDIO.

Electrones con el medio

Interacción e-orbital

Interacción con el núcleo

Radiación Incidente.

Radiación Incidente.

Para la discusión separaremos a la radiación incidente en dos grandes grupos:

Partículas cargadas y partículas neutras.

Partículas cargadas y neutras.

Cada grupo a su vez puede dividirse en dos.

Partículas cargadas:

  • Pesadas (partículas alfa, protones, deuterones, iones pesados).
  • Ligeras (partículas beta).

Partículas neutras:

  • Con masa (neutrones)
  • Sin masa (radiación gamma y rayos X).

Esquema.

Poder de penetración

INTERACCIÓN DE FOTONES X Y GAMMA CON LA MATERIA

Interacción

radiación -materia

Los principales tipos de interacción son:

  •    Efecto Fotoeléctrico
  •    Efecto Compton
  •    Producción de Pares
  •    Dispersión Coherente (Rayleigh )
  •    Interacciones Fotonucleares

Efecto Fotoeléctrico

Efecto Fotoeléctrico.

La energía del fotón es transferida a un electrón con la cual puede romper su enlace con el átomo.

Por conservación de la energía siempre ocurre con electrones ligados. El núcleo “absorbe” el momento de retroceso.

Dispersión Compton

  • Es probablemente el proceso de interacción mejor entendido.
  • Dispersión de fotones por electrones “libres”.
  • Por fotones “libres” entendemos.

Dispersión Compton

Dispersión Compton

Producción de Pares

Resumiendo

Coeficiente de absorción total y atenuación de fotones.

Coeficiente de absorción y atenuación de fotones.

La atenuación de un haz de fotones considerada como la disminución progresiva del número de fotones que transporta el haz se debe tanto a los procesos de absorción como a los de dispersión.

Coeficiente

de absorción

Coeficiente de absorción total y atenuación de fotones

Coeficiente de absorción total y atenuación de fotones

Coeficiente de absorción total y atenuación de fotones

Resumiendo.

Atenuación exponencial

Capa Hemirreductora (CHR).

  • La capa hemirreductora se define como el espesor de material requerido para reducir la intensidad de un haz de rayos-x o gamma a la mitad de su valor inicial.

  • Es una medida indirecta de la energía de un haz de fotones (referida como calidad), cuando se mide bajo condiciones adecuadas o geometría de un haz fino.

Capa Hemirreductora (CHR).

Para fotones monoenergéticos bajo condiciones de haz delgado, la probabilidad de atenuación no cambia para cada espesor CHR adicional agregado al camino del haz

La relación entre y CHR:

HVL = 0.693/

RAYOS - X

Rayos X

R-X

RAYOS X.

EQUIPOS DE RAYOS -X.

EQUIPOS DE RAYOS -X.

Geometrías de un haz de R-X

Geometrías de un haz fino y ancho.

Espectro de rayos X.

Espectro de rayos X.

Características.

Energía efectiva.

  • Los haces de rayos-x en radiología y radioterapia están compuestos generalmente por un espectro de energías (haz polienergético).

  • La determinación de una CHR es la forma de caracterizar la dureza de un haz de rayos-x.

  • La CHR, usualmente referida en mm de Al o Cu, puede ser convertido a energía efectiva.
  • Estimar el poder de penetración de un haz de rayos-x como si éste fuera monoenergético

Camino libre medio.

  • El rango de un simple fotón en la materia no puede ser predecido.

  • La distancia promedio recorrida antes de la interacción puede ser calculada a partir del coeficiente de atenuación lineal o CHR del haz.

  • El camino libre medio de un fotón es:

Endurecimiento del haz.

  • Los fotones de menor energía de un haz polienergético de rayos-x son removidos del haz al atravesar éste un medio.

  • El desplazar el espectro a energía efectivas mayores al atravesar el haz se conoce como endurerecimiento del haz.
  • Los rayos-x de baja energía no penetran la mayoría de los tejidos del cuerpo; su remoción reduce la exposición en el paciente sin afectar la calidad del examen diagnóstico.

BIBLIOGRAFÍA

Bibliografía

ATTIX, F.H., ROESCH, W.C., TOCHILIN, E., Radiation Dosimetry, Academic Press, New York (1968).

JOHNS, H.E., CUNNINGHAM, J.R., Physics of Radiology, Thomas, Springfield, IL (1983).

ATTIX, F.H., Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, Wiley, New York (1986).

EVANS, R.D., The Atomic Nucleus, McGraw-Hill, New York (1995).

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