Los campos electromagnéticos (CEM) y su interacción con los seres vivos
Dosimetria de radiaciones ionizantes
1. DOSIMETRIA DE RADIACIONES
IONIZANTES
Por: Dr Jorge Ayala Arenas
Laboratorio de Dosimetría TLD de la
Escuela de Física
Universidad Nacional de San Agustín
de Arequipa
3. TEMAS
Origen de las radiaciones
ionizantes
Fuentes Naturales y artificiales
de Radiaciones Ionizantes
Interacción radiación Materia
Efectos biológicos
Detectores de radiación
Dosimetría de radiaciones
4. Origen de las
Radiaciones ionizantes
Radiaciones Ionizantes:
Partículas con masa: Alfa, Beta,
neutrones, otros
REM: gamma, RX
No ionizantes:
REM: UV, Visible, IR, Microondas, RF
5. Radiaciones
Son partículas u ondas electromagnéticas que
se propagan con alta velocidad y transportan
energía y que al interaccionar con la materia
pueden producir varios efectos.
Pueden ser generados por fuentes naturales o
por dispositivos construidos por el hombre
Poseen energía variable, desde valores
pequeños hasta valor muy elevados ( 1 eV –
106 eV
9. Radiaciones Ionizantes
Las
radiaciones
son
denominadas
ionizantes cuando, al interaccionar con
la materia, producen iones, radicales o
electrones libres
La ionización se debe, a que las
radiaciones
poseen
alta
energía,
suficiente para quebrar las ligaciones
químicas o arrancar electrones de los
átomos después de la colisión
12. Radiaciones Ionizantes
Las radiaciones X y gamma, son las mas
penetrantes, dependen de su energía, pueden
atravesar varios cm del tejido humano y hasta
metros de blindaje de concreto.
Por eso son muy utilizada para la obtención de
radiografías, control de niveles de material, etc.
Las radiaciones beta son poco penetrantes,
dependiendo de su energía puede atravesar mm
y hasta cm en el tejido humano
13. Origen de las radiaciones
ionizantes
Rayos x
Los
rayos
X
son
producidos
por
dispositivos denominados tubos de rayos
X, que consiste de un filamento que
produce electrones que son acelerados por
una diferencia de potencial hasta el ánodo
donde colisionan. Algunos electrones son
desacelerados produciendo Rayos X por
frenamiento.
15. Origen de las radiaciones
ionizantes
Rayos gamma
Son emitidos por el núcleo atómico con
exceso de energía después de la
transición de protón o neutrón para un
nivel de energía de menor valor.
Es una radiación bastante penetrante, y
de acuerdo a su energía es capaz de
penetrar grandes espesuras.
17. Origen de las radiaciones
ionizantes
Radiacion beta
Consiste de un electron negativo o
positivo, emitido por el nucleo en la
bisqueda del equilibrio, cuando el
neutron se transforma en proton o el
proton se transforma en neutron.
Su poder de penetracion es pequeño.
Para el tejido humano, cosigue
atravesar espesuras de algunos mm
19. Aplicaciones
Radioterapia: eliminar tumores malignos
utilizando rayos X o gamma
Braquiterapia: tratamiento localizado de
tumores específicos con fuentes gama
encapsuladas en tubos de acero.
Radioisótopos: medicamentos con
radioisótopos se inyecta en determinado
órgano o tejido del cuerpo humano
20. Interaccion de la radiacion
con la Materia
Las radiaciones al interaccionar
con la
materia pueden provocar excitación atómica
o molecular, ionización o activación del
núcleo
Las radiaciones electromagnéticas ionizantes,
rayos X, gamma, debido a su carácter
ondulatorio, pueden penetrar un material
recorriendo grandes distancias, provocando
efecto fotoeléctrico , comptom, producción
de pares, etc.
21. Interacción de las radiaciones
con tejidos biológico
La mayoría de practicas con radiaciones
ionizantes involucran fotones provenientes
de fuentes de rayos gamma o rayos x (
radiodiagnostico, radioterapia, braquiterapia,
etc.)
Los fotones y neutrones son las radiaciones
mas penetrantes y causan daños biologicos
diferentes dependiendo de la rapidez de la
dosis, energia y tipo de irradiacion.
22. Interacción de las radiaciones
con tejidos biológico
El proceso de ionizacion al alterar al
atomo, puede alterra la estructura de
las moleculas.
Si la energia de excitación es mayos
que la de union entre los atomos,
puede ocurrir un quiebre de la ligacion
quimica y alterar la molecula.
Si las moleculas alteradas componen
una celula esta puede producir radicales
libres iones y electrones
23. Interacción de las radiaciones
con tejidos biológico
Loa efectos de la radiación , dependen de
la dosis, tasa de dosis, del tipo de
radiación del tipo de célula o tejido, etc.
Puede resultar en la alteracion o muerte
de la celula.
Los daños celulares mas importantes son a
las moleculas del ADN
24. Mediciones Radiologicas
Una manera de cuantificar el efecto de las
radiaciones es: midiendo la carga
eléctrica o iones producidos por la
ionización, la energia transferida al
material por la radiacion, la energia
absorbida por el material, luminiscencia,
calor, etc.
25. Mediciones Radiológicas
Utilizando relaciones entre masa o
volumen, se pueden definir grandezas
radiológicas
como,
exposición,
kerma, dosis absorbida, que están
asociados
a
la
cantidad de
radiación que un material fue
sometido
26. Mediciones Radiológicas
Existen instituciones Internacionales
que norman las grandezas
radiologicas y sus respectivas
uniddaes:
ICRP: International Commision on
Radiological protection (1928)
ICRU: International Commission on
Radiation Units and Measurements
(1925)
27. Detectores de radiación
Son dispositivos que colocado en un medio
donde existe un campo de radiación, es
capaz de indicar su presencia.
Un detector de radiación esta constituido
de un elemento o material sensible a la
radiación y un sistema que transforma esos
efectos en un valor relacionada a una
grandeza de medición
31. Monitores de radiación
Monitores individuales mas usados
son:
Películas dosimétricas,
Dosímetros termoluminiscentes
Dosimetros OSL
32. Cracteristicas de los
dosimetros
Los detectores requieren obedecer ciertos
requisitos para uso en protección radiologica
en metrología de radiaciones ionizantes
Norma IEC 731:
Limite de detccion adecuada, precisión y
exactitud,
repetitividad,
linealidad,
estabilidad
a
corto
tiempo,
baja
dependencia energetica, baja dependencia
de factores ambientales, baja dependencia
con taxa de exposicion.
33. Termoluminiscencia
Es el fenómeno por el cual un
sólido, aislante o semiconductor,
emite luz visible, cuando es
calentado. Previamente el sólido a
absorbido y almacenado energía
proveniente de la radiación
ionizante
34. Termoluminiscencia
La intensidad de emisión de luz es
proporcional al tiempo trascurrido
desde el ultimo calentamiento de
la muestra.
Dependiendo del material, el tiempo
de trascurrido de almacenamiento
puede ser de hasta 500.000 años
38. Aplicaciones de la
Termoluminiscencia
Dosimetria personal gama
Dosimetria ambiental
Dosimetria clínica: medicina
Aplicaciones a la industria
Dataciones arqueológica y
geológicas
Dosimetria de radiación UV
39. Datacion por TL
TL GEOLOGICA O
ARQUEOLOGICO
TL ACUMULADA
TLN
0 - TERMAL
LABORATORIO
44. Dosimetría de Radiaciones
ionizantes
Todo personal que monitorea equipos
de radiaciones ionizantes, están
obligados a llevar dosimetro, de
acuerdo a las normas nacionales
(IPEN)
Se miden con dosímetros personales
Materiales TLD: LiF, Mg. Ti, etc
Rango : 0.1 m Sv - 1 Sv
45. Dosimetría de Radiaciones
ionizantes
Desarrollamos todos los
procedimientos para dar servicio
de dosimetría personal para todos
los operadores de equipos de
radiaciones ionizantes ( rayos x y
rayos gama)
46. Respuesta/unidad de Kerma
Dosimetría de Radiaciones
ionizantes
1.4
LiF:Mg,Ti
1.3
1.2
1.1
1.0
10
100
Energia (keV)
LiF:Mg,Ti (TLD100) Respuesta
Espectral para Fotones
1000
47. Dosimetría de Radiaciones
ionizantes
20000
H (mSv)
15000
10000
5000
0
0
5000
10000
15000
20000
TL(nC)
Función de calibración en el rango 0,1 mSv - 20 Sv, irradiado
con fotones del Cobalto 60.
49. Curvas de emisión termoluminiscente para el
LiF;Mg,Ti con diferentes dosis,
V
1,0
a 2 GY
b 7 Gy
c 20 Gy
d 50 Gy
(d)
Intensidad TL (u.a)
0,8
0,6
IV
0,4
(c)
III
0,2
II
VI
(b)
VII
(a)
0,0
50
100
150
200
250
0
Temperatura ( C)
300
350
400
50. Curvas de emisión TL para dosis de 20 Gy con
diferentes pre-tratamientos térmicos de 350,
400, 450, 500, y 6000C manteniendo el tiempo
de calentamiento constante en 10 min
V
1,0
(a)
a TL con dosis de 20 Gy.
0
b TL con pre-tratamiento termico 350 C por 10 min
0
c TL con pre-tratamiento termico 400 C por 10 min
0
d TL con pre-tratamiento termico 450 C por 10 min
0
e TL con pre-tratamiento termico 500 C por 10 min
0
f TL con pre-tratamiento termico 600 C por 10 min
Intensidad TL (u.a)
0,8
IV
0,6
(b)
0,4
(c)
III
x10
(d)
0,2
II
VII
VI
(e) (f)
0,0
50
100
150
200
250
300
0
Temperatura ( C)
350
400
51. Análisis de la altura del pico PTTL en función de
diferentes pre-tratamientos térmicos de
manteniendo constante el tiempo del precalentamiento en 10min.
1,0
a pico V
b pico II
(a)
Intensidad PTTL (u.a)
0,8
x100
(b)
0,6
0,4
0,2
0,0
350
400
450
500
550
600
0
Temperatura de pre -tratamiento termico( C)
64. RADIACIONES NO IONIZANTES
Las radiaciones no ionizantes, son
aquellas ondas electromagnéticas
que no posen suficiente energía
para provocar ionización en la
materia.
66. RADIACION UV
UV-A: varía entre 400 - 320 nm.
UV-B: Varía entre 280 - 320 nm y es muy
peligrosa para la vida en general y, en
particular, para la salud humana. (UV
biológica) (produce cáncer de piel, melanoma,
catarata,
debilitamiento
del
sistema
inmunológico).
UV-C: varia entre 1 - 280nm, es en teoría la
más peligrosa para el hombre, pero
afortunadamente es absorbida totalmente por
la atmósfera.
67. RADIACION UV
Fuentes de radiación UV
Naturales : el SOL
Artificiales: Lámparas: Zenón,
Mercurio, lámparas fluorescentes,
etc.
68. Efectos que produce la
UVB
La radiación UV tiene la energía
suficiente para romper los lazos de las
moléculas del ADN (moléculas que llevan
nuestro código genético), y luego pueden
dañar a las células.
69. Efectos que produce la
UVB
También, provocar en la piel su
envejecimiento prematuro, la aparición
de arrugas, el aumento de la
probabilidad de cáncer de piel, que es
la manifestación extrema de la acción
destructiva de la radiación solar
ultravioleta sobre esta, y en cataratas
oculares
73. Métodos de medición
Piranometros de medición UVB y UVA.
Radiometros
Espectroradiometros en toda la banda, de
UV a IR
Termohidrometros meteorológicos de muy
alta precisión.
Dosimetria por
TERMOLUMINISCENCIA PTTL
75. Termoluminiscencia por
Fototrasferencia
Este fenómeno a sido observado
en algunos materiales
termoluminiscentes y a sido
sugerido como una herramienta en
dosimetría de radiaciones, en
dataciones de muestras
arqueológicas y en dosimetria de
radiación ultravioleta