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       TORIBIO DE MOGROVEJO
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Es la unidad más pequeña de un elemento
químico que mantiene su identidad o sus
propiedades y que no es posible d...
ESTRUCTURA ATÓMICA

 Con base en la teoría atómica de Dalton, un átomo puede
 definirse como la unidad básica de un elemen...
EL NÚCLEO ATÓMICO

El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales
pueden ser:

1.- Protones.- (en grie...
2.- Neutrones.- Fuera del núcleo atómico es inestable y tiene una vida
media de unos 15 minutos emitiendo un electrón y un...
ISÓTOPOS
 Son átomos de un mismo elemento, que tienen el mismo
número atómico o de protones, Z, pero distinto número
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ENERGIA DE LAS ÓRBITAS ELECTRÓNICAS

Las órbitas en que se hallan distribuidos los electrones orbitales representan distin...
UNIDADES DE MASA DE ENERGIA
Los protones y neutrones tienen masas del orden de 10-27 Kg, razón
por la cual ha sido conveni...
EQUIVALENCIA ENTRE MASA Y ENERGIA

Una de las consecuencias mas importantes de la teoría de la
relatividad es la equivalen...
Es un término que designa la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o
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- La ionización producida por una radiación incidente que interacciona
  con la
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LAS PARTICULAS ALFA

son núcleos totalmente ionizados de Helio-4 (4He). Es decir, sin su
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PARTICULAS BETA

Una partícula beta es un electrón que sale despedido de un suceso radiactivo.
si un átomo emite una partí...
LOS RAYOS GAMMA (Y)

Es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos
radiactivos, procesos s...
INTERACCION DE LA REACCION CON LA MATERIA

 Las partículas cargadas como los electrones, los positrones, iones,
protones ...
 Efecto Compton: es una colisión elástica entre un electrón ligado y un
fotón incidente, siendo la división de energía en...
Los neutrones interaccionan con los núcleos de la materia mediante los

siguientes efectos:

- Activación: es una interacc...
Interacción alfa materia

Cuando una partícula alfa pasa a través de una sustancia, interactúa
con los electrones orbitale...
Interacción β -materia

Bremsstrahlung o radiación de frenamiento.Una partícula β negativa
que se aproxima al campo eléctr...
la radiación ionizante en general no es perceptible por los
sentidos, es necesario valerse de instrumentos apropiados para...
CADA CLASE DE DETECTOR ES SENSIBLE A
    CIERTO TIpO DE RADIACIÓN y A CIERTO
    INTERVALO DE ENERGíA. ASí pUES, ES DE
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La detección de la radioactividad se basa en las propiedades de las radiaciones
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LOS TRES GRUpOS MáS
                 IMpORTANTES DE
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Su importancia histórica es grande, pues así se descubrieron la
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Su funcionamiento s...
   Figura 1. Trazos dejados por protones de 2.5 MeV de
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        La emulsión fotográfica como otros compuestos,
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Entre los detectores de respuesta instantánea
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    Cámaras de ionización .- Con las c...
   Contador proporcional.- El contador proporcional
    es semejante a la cámara de ionización, pero se le
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   El contador de Geiger-Müller.- Es la variante más
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Figura 2. Contador Geiger portátil de lectura
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En él se aprovecha el hecho de que la radiación produce pequeños
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 Contador de centelleo líquido.- El contador de
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En general no se pueden detectar todos los tipos de radiación con
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DETECTOR         USO PRINCIPAL
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  1. 1. UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO Tema: “ RADIACIONES IONIZANTES EN MEDICINA” Curso: BIOFÍSICA Integrantes:  SAUCEDO GRADOS GRABIELA PAOLA  SOLANO SERNAQUE ZARELA
  2. 2. EL ATOMO Es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Las fuerzas que mantienen unidos a los átomos en la molécula son primordialmente de naturaleza eléctrica.
  3. 3. ESTRUCTURA ATÓMICA Con base en la teoría atómica de Dalton, un átomo puede definirse como la unidad básica de un elemento que puede entrar en combinación química eh imaginó un átomo como una partícula extremadamente pequeña e indivisible. Sin embargo, una serie de investigaciones que empezaron en la década de 1850 y se extendieron hasta el siglo XX demostraron claramente que los átomos en realidad poseen estructura interna; es decir, están formados por partículas aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas. La investigación condujo al descubrimiento de tres de esas partículas: electrones, protones y neutrones
  4. 4. EL NÚCLEO ATÓMICO El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser: 1.- Protones.- (en griego protón significa primero). Es una partícula sub. atómica con una carga eléctrica de una unidad fundamental positiva (+) (1,602 x 10–19 culombos). Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1035 años, aunque algunas teorías predicen que el protón puede desintegrarse. El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos
  5. 5. 2.- Neutrones.- Fuera del núcleo atómico es inestable y tiene una vida media de unos 15 minutos emitiendo un electrón y un antineutrino para convertirse en un protón. Su masa es muy similar a la de un protón. El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos (la única excepción es el hidrógeno), ya que interactúa fuertemente atrayéndose con electrones y protones, pero no se repele con ninguno, como sí lo hacen los protones, que se atraen nuclearmente pero se repelen electrostáticamente. 3.- El Electrón.- En un átomo los electrones rodean al núcleo, compuesto fundamentalmente de protones y neutrones. Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera corriente eléctrica en la mayoría de los metales. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos. Es un corpúsculo de carga eléctrica negativa , que forma parte del átomo y constituye la electricidad.
  6. 6. ISÓTOPOS Son átomos de un mismo elemento, que tienen el mismo número atómico o de protones, Z, pero distinto número másico, A, . Por ejemplo: Los isótopos se subdividen en:  Isótopos estables (existen menos de 300)  No estables o isótopos radioactivos (existe alrededor de 1200).
  7. 7. ENERGIA DE LAS ÓRBITAS ELECTRÓNICAS Las órbitas en que se hallan distribuidos los electrones orbitales representan distintos niveles de energía, identificados por las letras K, L, M, etc., desde el núcleo a la periferia. Los electrones de la órbita más externa se llaman de “valencia” y determinan la afinidad química del elemento. Cada órbita posee un “nivel energético característico”, que aumenta a medida que aumenta la distancia al núcleo. Sin embargo al acercarnos a la periferia la diferencia entre órbitas disminuye, Cuando un electrón salta desde una órbita a otra más interna pasa a un nivel energético inferior. “El exceso de energía” es liberado en forma de una radiación electromagnética característica del salto realizado .si la energía liberada es mayor de 100 eV, la radiación recibe el nombre de rayos X. si la energía es menor de 100 eV, tenemos rayos ultravioletas, visibles o infrarrojos, de acuerdo a la magnitud del salto
  8. 8. UNIDADES DE MASA DE ENERGIA Los protones y neutrones tienen masas del orden de 10-27 Kg, razón por la cual ha sido conveniente definir otra unidad, llamada unidad de masa atómica (UMA). La misa es la doceava parte de la masa atómica del Carbono de número másico 12. 1 UMA =1,66.10-24g. las masas de las principales partículas, expresadas en UMA son: protón = 1,00727 neutrón = 1,00866 electrón = 0,00055 UMA  La unidad de energía mas utilizada a nivel atómico es el electronvolt (eV).  Un eV es la energía que adquiere un electrón al ser sometido a una diferencia de potencial de 1 volt, se utilizan también sus múltiplos, como el kiloelectronvolt (KeV=103eV) y el  megaelectronvolt (MeV=106eV).
  9. 9. EQUIVALENCIA ENTRE MASA Y ENERGIA Una de las consecuencias mas importantes de la teoría de la relatividad es la equivalencia que se establece entre la masa (m) y la energía (E). La relación postulada por Einstein es: E = .c 2 m Donde c es la velocidad de la luz (3.1010 cm),y a partir de esta relación anterior es posible demostrar que: - Ésta igualdad se conoce como equivalente masa- energético
  10. 10. Es un término que designa la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio fluido. Aunque no es del todo correcto, es habitual emplear la palabra «radiación» para referirse a las radiaciones ionizantes. RADIACIONES IONIZANTES - Las radiaciones ionizantes (electromagnéticas o particuladas) son aquellas con energía, longitud de onda y frecuencia tales que al interaccionar con un medio le transfieren energía suficiente para desligar a un electrón de su átomo. En ese instante en el que el electrón sale desprendido (es separado) del átomo al que pertenecía, se produce un proceso que se llama ionización. - La ionización es, por lo tanto, la formación de un par de iones, el negativo (el electrón libre) y el positivo (el átomo sin uno de sus electrones).
  11. 11. - La ionización producida por una radiación incidente que interacciona con la materia (que puede ser un medio biológico) puede ser directa o indirecta. - La radiación electromagnética (rayos X y rayos gamma) es radiación indirectamente ionizante. - La radiación directamente ionizante son las partículas cargadas (como los electrones y las partículas alfa), que interaccionan con el medio reaccionando con moléculas blanco (también conocidas como moléculas diana) como el oxígeno y el agua.
  12. 12. LAS PARTICULAS ALFA son núcleos totalmente ionizados de Helio-4 (4He). Es decir, sin su envoltura de electrones correspondiente. Estos núcleos están formados por: - 2 protones - 2 neutrones. Al carecer de electrones, su carga eléctrica es positiva, de +2qe de carga, mientras que su masa es de 4 uma. Se generan habitualmente en reacciones nucleares o desintegración radiactiva de otros núclidos que se transmutan en elementos más ligeros mediante la emisión de dichas partículas. La desintegración alfa es una forma de desintegración radiactiva donde un núcleo atómico emite una partícula alfa mediante fuerzas electromagnéticas y se transforma en un núcleo con 4 unidades menos de número másico y dos unidades menos de número atómico.
  13. 13. PARTICULAS BETA Una partícula beta es un electrón que sale despedido de un suceso radiactivo. si un átomo emite una partícula beta, su carga eléctrica aumenta en una unidad positiva y el número de masa no varía. Ello es debido a que la masa del electrón es despreciable frente a la masa total del átomo. En cambio, al ser emitida una carga negativa, el átomo queda con una carga positiva más, para compensar el total de la carga eléctrica, con lo cual el número de electrones disminuye. Este proceso es debido a la desintegración de un neutrón en un protón y un electrón (desintegración beta). La desintegración o emisión beta es un proceso por el cual un núclido no estable puede transformarse en otros núclidos mediante la emisión de una partícula beta. La partícula beta puede ser un electrón, escribiéndose β-, o un positrón, β+; la diferencia fundamental entre un electrón o positrón y la partícula beta correspondiente es su origen nuclear, no es un electrón ordinario arrancado de algún orbital del átomo. Un tipo similar de desintegración en cuanto a la finalidad de volver más estable el núcleo de un núclido inestable tal como la desintegración beta es la captura electrónica.
  14. 14. LOS RAYOS GAMMA (Y) Es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radiactivos, procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación tan energética también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia. Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos. Los rayos gamma se producen en la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos. Los rayos gamma se diferencian de los rayos X en su origen, debido a que estos últimos se producen a nivel extranuclear, por fenómenos de frenamiento electrónico. Generalmente asociada con la energía nuclear y los reactores nucleares, la radiactividad se encuentra en nuestro entorno natural, desde los rayos cósmicos, que nos bombardean desde el sol y las galaxias de fuera de nuestro Sistema Solar, hasta algunos isótopos radiactivos que forman parte de nuestro entorno natural
  15. 15. INTERACCION DE LA REACCION CON LA MATERIA  Las partículas cargadas como los electrones, los positrones, iones, protones u otras, interaccionan directamente con la corteza electrónica de los átomos debido a la fuerza electromagnética. Los rayos gamma interaccionan con los átomos de la materia con tres mecanismos distintos  Absorción fotoeléctrica: es una interacción en la que el fotón gamma incidente desaparece. En su lugar, se produce un fotoelectrón de una de las capas electrónicas del material absorbente con una energía cinética procedente de la energía del fotón incidente, menos la energía de ligadura del electrón en su capa original.
  16. 16.  Efecto Compton: es una colisión elástica entre un electrón ligado y un fotón incidente, siendo la división de energía entre ambos dependiente del ángulo de dispersión  Producción de pares: el proceso ocurre en el campo de un núcleo del material absorbente y corresponde a la creación de un par electrón - positrón en el punto en que desaparece el fotón gamma incidente. Debido a que el positrón es una forma de antimateria, una vez que su energía cinética se haga despreciable se combinará con un electrón del material absorbente, aniquilándose y produciendo un par de fotones
  17. 17. Los neutrones interaccionan con los núcleos de la materia mediante los siguientes efectos: - Activación: es una interacción completamente inelástica de los neutrones con los núcleos, mediante la cual el neutrón es absorbido, produciendo un isótopo diferente. Es la base de la transmutación producida en los ADS's. - Fisión: mediante esta interacción los neutrones se unen a un núcleo pesado (como el uranio-235) excitándole de forma tal que provoca su inestabilidad y desintegración posterior en dos núcleos más ligeros y otras partículas. Es la base de los reactores nucleares de fisión. - Colisión inelástica: en esta interacción el neutrón colisiona con el núcleo cediendo una parte de su energía, con lo que el resultado es un neutrón y un núcleo excitado que normalmente emite radiaciones gamma, ionizantes, más tarde.
  18. 18. Interacción alfa materia Cuando una partícula alfa pasa a través de una sustancia, interactúa con los electrones orbitales de los átomos que conforman esta última y pierde parte de su energía. La absorción de energía por parte de los electrones del medio da como resultado una ionización o en una excitación atómica. Cuando una partícula alfa pasa a través de una sustancia, interactúa con los electrones orbitales de los átomos que conforman esta última y pierde parte de su energía. La absorción de energía por parte de los electrones del medio da como resultado una ionización o en una excitación atómica.
  19. 19. Interacción β -materia Bremsstrahlung o radiación de frenamiento.Una partícula β negativa que se aproxima al campo eléctrico de un núcleo atómico emite una radiación electromagnética. Esta radiación se conoce con el nombre de radiación de frenado o Bremsstrahlung. Aniquilación de positrones. La aniquilación de positrones es un mecanismo de interacción que tiene lugar entre los electrones atómicos del medio y una radiación β+ que lo atraviesa. Las partículas son quot;aniquiladasquot; y su masa se convierte en dos rayos γ de 0,511 MeV (511 KeV) que viajan en direcciones opuestas.
  20. 20. la radiación ionizante en general no es perceptible por los sentidos, es necesario valerse de instrumentos apropiados para detectar su presencia. Asimismo interesan.:  su intensidad  su energía  cualquier otra propiedad que ayude a evaluar sus efectos
  21. 21. CADA CLASE DE DETECTOR ES SENSIBLE A CIERTO TIpO DE RADIACIÓN y A CIERTO INTERVALO DE ENERGíA. ASí pUES, ES DE pRIMORDIAL IMpORTANCIA:  seleccionar el detector adecuado a la radiación que se desea medir y del no hacerlo puede conducir a errores graves. El diseño de los detectores está basado en el conocimiento de la interacción de las radiaciones con la materia.
  22. 22. COMO yA SABEMOS: las radiaciones depositan energía en los materiales, principalmente a través de la ionización y excitación de sus átomos. Además, puede haber emisión de luz, cambio de temperatura, o efectos químicos, todo lo cual puede ser un indicador de la presencia de radiación. Se van a describir los detectores más comunes en las aplicaciones de la radiación, como son los de ionización de gas y los de centelleo
  23. 23. La detección de la radioactividad se basa en las propiedades de las radiaciones ya mencionadas. Por ello podemos agrupar a los principales detectores en grupos, de acuerdo a su principio básico de funcionamiento LA MAyORíA DE LOS DETECTORES DE RADIACIÓN pRESENTAN UN COMpORTAMIENTO SIMILAR COMO:  La radiación entra en el detector e interacciona con los átomos de éste.  Fruto de esta interacción, la radiación cede toda o parte de su energía a los electrones ligados de estos átomos.  Se libera un gran número de electrones de relativamente baja energía que son recogidos y analizados mediante un circuito electrónico
  24. 24. LOS TRES GRUpOS MáS IMpORTANTES DE DETECTORES SON:  Detectores basados en la impresión de placas fotográficas  Detectores basados en la ionización de un gas  Detectores basados en el fenómeno de centello.
  25. 25. Su importancia histórica es grande, pues así se descubrieron la radiactividad, el radio y los rayos X. Su funcionamiento se basa en que el efecto que produce la radiación en la película es el mismo que produce la luz. pOR EJEMpLO : partículas a o protones. En la figura 1 nos muestra los trazos dejados por protones y partículas en una película fotográfica. Los dosímetros personales más comunes para registrar la radiación que recibe el personal son pequeñas placas fotográficas con absorbedores para clasificar el tipo de radiación y medir su intensidad.
  26. 26.  Figura 1. Trazos dejados por protones de 2.5 MeV de energía en una emulsión fotográfica. Los trazos tienen una longitud de 40 micras, por lo cual sólo pueden verse con microscopio
  27. 27.  La emulsión fotográfica como otros compuestos, sufren cambios apreciables al ser irradiados, y los efectos son visibles aun sin un revelado.  La magnitud de estos cambios depende de la dosis de radiación recibida. El cambio que más se aprovecha en el empleo de estos materiales como dosímetros es la coloración o la densidad óptica (absorción de luz), y se debe a reacciones químicas que producen nuevos compuestos.
  28. 28. Entre los detectores de respuesta instantánea están los de gas, que incluyen :  Cámaras de ionización .- Con las cámaras de ionización se intenta recolectar todas las cargas producidas en el gas. Entonces el tamaño del pulso depende del número de iones producidos y, por lo tanto, de la energía de la radiación. Este detector tiene por eso una doble utilidad: saber el instante en que llegó la radiación y conocer su energía
  29. 29.  Contador proporcional.- El contador proporcional es semejante a la cámara de ionización, pero se le aplica un voltaje más alto, de modo que los iones y electrones, al viajar hacia los electrodos, vuelven a producir ionización, y los nuevos iones y electrones contribuyen también al pulso eléctrico (véase la Fig. 17). De esta manera se logra una amplificación del pulso que se produce, y su tamaño resulta proporcional a la energía de la radiación.
  30. 30.  El contador de Geiger-Müller.- Es la variante más conocida de la cámara de Ionización. En el contador de Geiger-Müller se aplica un voltaje todavía más alto, y los pulsos son muy grandes, de modo que necesitan poca amplificación posterior. Sin embargo, se pierde la proporcionalidad del pulso, así que sólo es un indicador de que hay radiación, pero no da información sobre su energía. Los contadores Geiger se usan mucho en monitores portátiles por su relativa sencillez. Se conectan a una aguja indicadora o a una bocina. La figura 2 muestra uno de estos monitores portátiles.
  31. 31. Figura 2. Contador Geiger portátil de lectura directa en la carátula.
  32. 32. En él se aprovecha el hecho de que la radiación produce pequeños destellos luminosos en ciertos sólidos. Esta luz se recoge y transforma en un pulso eléctrico, comprende:  Contador de centelleo sólido.- Los detectores de centelleo sólido tienen algunas ventajas sobre los de gas. - En primer lugar: un sólido, por su mayor densidad, es más eficiente en detener la radiación que un gas. Por lo tanto la eficiencia de un detector de centelleo es muy superior a la de uno de gas, especialmente para rayos gamma. - En segundo lugar: el proceso de luminiscencia, o sea la absorción de radiación y la posterior emisión de luz, es muy rápido, disminuyendo el tiempo muerto.
  33. 33.  Contador de centelleo líquido.- El contador de centelleo líquido se utiliza fundamentalmente para detectar radiación. El método permite: - Detectar con gran eficiencia, estas radiaciones basándose en emplazar al cristal de centello por un líquido centelleante o fluorescente. La muestra se mezcla con el líquido y las radiaciones al interactuar con las moléculas fluorescentes inducen la emisión de radiaciones de menos de 100 eV que son detectadas por un sistema que es, en el plano conceptual, similar al utilizado en el contador de centelleo sólido.
  34. 34. En general no se pueden detectar todos los tipos de radiación con cualquier detector, aunque todos éstos a fin de cuentas operan con la ionización producida. Cada tipo de detector tiene cierta utilidad, y habrá que cuidar que se use el apropiado. Hay ciertas reglas sencillas que se aplican a esta selección. Por ejemplo: los detectores de gas necesitan un recipiente cerrado y sellado, por lo que las partículas a o los protones de baja energía no se pueden detectar, pues no logran atravesar la pared. Por otro lado, para detectar rayos g es preferible un detector sólido a uno de gas, porque la densidad del material determina la eficiencia del detector; de todos modos es posible que los rayos g atraviesen el detector sin dispararlo. Cada detector tiene sus limitaciones. En la tabla 1 se resume la utilidad de algunos detectores.
  35. 35. DETECTOR USO PRINCIPAL placa fotográfica Rayos X, b, electrones trazas a, productos de fisión termo a, b, electrones luminiscencia (TL) electroscopio b, electrones  Tabla 1. Usos de los diferentes cámara de niebla a, protones, detectores de radiación. electrones cámara de protones de alta burbujas energía gas b, electrones centelleo g, rayos X estado sólido a, protones, (barrera deuterones superficial) estado sólido g, rayos X (difundido)

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