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Introducción a la radiación

1. INTRODUCCIÓN AL
FENÓMENO DE LA
RADIACIÓN

2. INTRODUCCIÓN
AL FENÓMENO
DE LA
RADIACIÓN

3. La radiación es el resultado de la emisión de alguna energía
por parte de un núcleo que busca una situación de mayor
estabilidad.
Radiac)vidad: es el fenómeno
de transformación nuclear en
busca de estabilidad.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

4. Podemos clasificar la radiación en función de:
a) Capacidad de arrancar electrones de los átomos con los
que interacciona o no: ionizante o no ionizantes.
b) Origen: natural o ar)ficial.
c) Forma de propagación de la energía: electromagné)ca
o de parBculas.
Una radiación de origen natural puede ser ionizante (rayos
cósmicos) o no ionizante (luz visible).
Una radiación de origen arAficial puede ionizar la materia
(rayos X) o no ionizarla (ondas de radio).
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

5. La capacidad ionizante o no ionizante de la radiación es
una medida de su energía.
Las radiaciones ionizantes poseen tanta energía como para
arrancar electrones de los átomos con los que
interaccionan produciendo ionizaciones.
- ENERGÍA
+ENERGÍA
Radiación ionizante
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

6. La capacidad ionizante de la radiación (electromagnéAca o
como parFculas) la dota de capacidad para producir
cambios químicos y biológicos.
De todos los compuestos básicos para la vida, los más
sensibles a la radiación son los ácidos nucleicos, ya que
una modificación en un solo par de bases en la secuencia
de ADN puede ser catastrófica.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

7. El resultado de la ionización es un ion. Si resulta carga neta
nega)va será anión y si resulta carga neta posi)va será un
ca)ón (menos electrones).
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

8. Las radiaciones menos energé)cas del espectro son no
ionizantes.
Algunas se emplean en diagnósAco por imagen.
• La radiofrecuencia uAlizada en resonancia magné)ca.
• Las ondas de ultrasonido usadas en ecograMa.
Radiación no ionizante
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

9. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
La radiación puede tener origen natural o ar)ficial.
La luz visible es detectada por nuestros senAdos, pero
gran parte de las radiaciones a las que estamos expuestos
no pueden ser detectados por nuestros sen)dos.

10. • Cósmica: H, He… (menor a nivel del mar y mayor en un
vuelo de avión).
• Corteza terrestre: conAene elementos radiacAvos
naturales
40
K (potasio),
87
Rb (rubidio).
• Aire: conAene Rn (Radón) por desintegración de uranio
en corteza terrestre (la canAdad de radón emanada del
suelo depende del contenido de uranio del mismo). El
granito Aene uranio natural
238
U que se puede converAr
en radio y liberar radón.
Radiación natural
Radón en canarias
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exposicion-de-los-vecinos-al-gas-radon/
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

11. • Energía nuclear: se usa para generar energía eléctrica.
• Industria: se usa para esterilización de materiales
(eliminación de microorganismos patógenos), retrasar
maduración de la fruta, conservación alimentos.
• Medicina:
- Diagnós)co por imagen: radiograXa o tomograXa
computarizada (TC) emplean rayos X.
- Medicina nuclear: sustancias radiacAvas unidas a
fármacos (radiofármacos) emplean rayos γ.
- Oncología radioterápica usa radiaciones ionizantes
emplean rayos X.
Radiación arAficial
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

12. § La dosis promedia de radiación
recibida en un año por una persona
en España se ha esAmado en un
total de 3,5 mSv (miliSievert) cada
año. De ellos 2,4 mSv se deben a la
radiación natural, no producida por
ninguna acAvidad humana
(denominado fondo radiacAvo
natural).
§ RadiograXa de torax de un adulto =
0,1 mSv.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

13. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

14. Comparación de la radiación de fondo y la dosis de
radiación efecAva.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

15. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

16. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

17. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

18. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

19. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

20. Las radiaciones en función de la propagación de la
energía:
• Corpusculares (parFculas).
• ElectromagnéAcas (ondas).
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

21. Radiación parFculas/corpuscular
Las radiaciones corpusculares o parAculadas están
compuestas por parFculas subatómicas que viajan a
gran velocidad transmiAendo su energía cinéAca.
Estas parFculas pueden acelerarse arAficialmente
mediante aceleradores o ser emiAdas de forma natural
por desintegración de núcleos atómicos.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

22. - radiación alfa (α), compuesta por núcleos de Helio (2p + 2n).
- radiación beta (β), compuesta por electrones.
- radiación neutrónica, compuesta por neutrones.
ConsAtuyen este Apo de radiación las parFculas α, β,
neutrones ...
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

23. La radiación electromagnéAca se propaga en línea recta.
La energía de los fotones depende de su frecuencia y
longitud de onda, no Aene masa ni carga, si porta
energía.
Radiación electromagnéAca
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

24. La energía se propaga por alternancia de campos
eléctricos y magnéAcos oscilantes, perpendiculares a la
dirección de propagación.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

25. En función de la longitud de onda y energía que portan
los diferentes Apos de radiación se establece su
capacidad de interaccionar con la materia.
Si la radiación posee la suficiente energía como para
modificar la estructura atómica de la materia sobre la
que incide, se habla de energía ionizante
- ENERGÍA
+ENERGÍA
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

26. De todo el espectro de radiaciones electromagné)cas,
solo )enen energía suficiente para producir ionizaciones
los rayos X y γ (gamma). Su elevada frecuencia (repeAción
por unidad de Aempo) y su reducidísima longitud de onda
las hace portadoras de gran energía y gran capacidad de
penetración.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

27. La RADIACIÓN X y γ (gamma) son radiaciones
electromagné)cas (fotones) cuya interacción directa
con la materia da lugar a la liberación de electrones
secundarios que serán los que producirán
fundamentalmente excitación e ionización de los
átomos y moléculas de la materia que atraviesan. Son
por tanto RADIACIONES IONIZANTES
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

28. La energía de la radiación es uno de los factores que
condiciona su poder de penetración y, por tanto, sus
aplicaciones.
Las radiaciones más energé)cas son las más
penetrantes.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

29. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
- ENERGÍA
+ENERGÍA
Al poder atravesar los tejidos del cuerpo humano las
radiaciones electromagné)cas de alta energía son las
que )enen las mayores aplicaciones en el diagnós)co
médico (rayos X en radiología convencional y en TC; y
rayos γ en MN para realizar diagnósAcos).

30. PROTECCIÓN
RADIOLÓGICA

31. La protección radiológica Aene por finalidad la
protección de los individuos, de sus descendientes y
de la humanidad en su conjunto, de los riesgos
derivados de aquellas ac)vidades que debido a los
equipos o materiales que exponen a radiaciones
ionizantes.
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA
Los riesgos de irradiación a que están
someAdos los individuos se reducen aplicando
distancia, Aempo y blindaje.

35. La incapacidad para percibir determinados Apos de
radiación, ha llevado al desarrollo de equipos detectores
que permitan medir y cuan)ficar la dosis de radiación
ionizante que reciba un sujeto y evitar los efectos nocivos
que genera la exposición.
Marie Curie se dedicó al estudio de la cuan)ficación de las dosis recibidas por los pacientes.
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

36. PROPIEDADES
ATÓMICAS

37. Átomo: parFcula más pequeña en que puede dividirse un
elemento sin perder las propiedades químicas que le
caracterizan.
1. Estructura y propiedades atómicas
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
Los protones (+) y neutrones se encuentra agrupados
formando el núcleo atómico, por eso se denominan
nucleones. Los electrones (-) se encuentran orbitando
alrededor del núcleo.

38. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
El núcleo atómico está compuesto por protones (carga
eléctrica posiAva) y por neutrones (sin carga).
Los electrones (carga eléctrica negaAva) están en órbitas
alrededor del núcleo.
Una mosca en una catedral:
mosca=núcleo
catedral=espacio ocupado por los orbitales s, p, d,f

40. Los protones y neutrones están formados por otras
parFculas llamadas Quarks ()po u y )po d).
Un átomo esta formado por tres parFculas
fundamentales; los quarks )po u, d y los electrones.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

41. Si el número de electrones y de protones es igual, el
átomo es eléctricamente neutro, si no es así presentará
carga global posi)va o nega)va denominándose ion.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

42. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
Todos los elementos químicos conocidos están recogidos
en la tabla periódica.

43. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
El elemento al que pertenece el átomo viene determinado por el
número de protones que Aene el núcleo: número atómico= Z
El número total de nucleones (protones y neutrones) se denomina
número másico =A.

44. Los ISÓTOPOS de un elemento son átomos con igual
número atómico Z (mismo número de protones) pero
dis)nto número másico A (diferente número de
neutrones).
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

45. Los isótopos Aenen las siguientes caracterísAcas:
- Al mantener su número atómico (Z), sus propiedades
químicas son las mismas. Por eso, su comportamiento
biológico es idén)co y los mecanismos de captación y
metabolización en el organismo no se modifican.
- La variación en el número de neutrones (N) puede
condicionar cambios en la estabilidad nuclear.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

46. Isótopos empleados para:
• Obtención de energía eléctrica (
235
U,
239
Pu) mediante
reacciones de fisión nuclear.
• Datación (
14
C,
40
K).
• Fines diagnós)cos y terapéu)cos en medicina nuclear
113
I,
99
Tc etc.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
Los isótopos con exceso o carencia de neutrones
pueden exis)r durante algún )empo, pero son
inestables.
Los átomos inestables son radioac)vos, sus núcleos
cambian o se desintegran emi)endo radiaciones.

47. El isótopo más u)lizado en medicina nuclear es el tecnecio-99
metaestable, que emite radiación gamma y Aene un período de
semidesintegración de seis horas, necesario disponer de
generadores, que son recipientes blindados que se reciben de forma
semanal en medicina nuclear y que conAenen en su interior un
isótopo padre (el molibdeno-99), de vida media más larga a parAr del
cual se obAene el isótopo hijo (tecnecio-99), que es uAlizado
diariamente para las exploraciones. El tecnecio se combina fácilmente
con moléculas portadoras que permiten el estudio de órganos como
esqueleto, corazón, hígado, bazo, vías biliares, tracto diges)vo y
cerebro.
APLICACIONES DE RADIOISÓTPOS EN MEDICINA

48. Otros radioisótopos emisores gamma de período de
semidesintegración corto:
Talio-201 para estudios cardiacos.
Galio-67 para detección de tumores.
Indio-111 para procesos inflamatorios.
Yodo-131 y 123 para estudios Aroideos y renales.
Xenón-133 para estudios pulmonares.
Fluor-18 para para los estudios con PET el radiofármaco
más uAlizado es flúor desoxiglucosa marcada con flúor-18.
APLICACIONES DE RADIOISÓTPOS EN MEDICINA

49. En las aplicaciones terapéu)cas denominadas de terapia
metabólica se uAliza el yodo-131 en forma líquida para el
tratamiento de cáncer de (roides o hiper(roidismo. Las
dosis administradas son mucho mayores que en las
aplicaciones diagnósAcas, por lo que el paciente es
ingresado en el hospital durante unos días.
La uAlización de beta emisores en tratamiento de artri(s o
metástasis óseas no exigen hospitalización por su escasa
capacidad de penetración, por lo que no produce
problemas de radioprotección para el paciente ni para sus
familiares.
APLICACIONES DE RADIOISÓTPOS EN MEDICINA

50. Las interacciones predominantes entre el núcleo y los
electrones son atómicas, mientras que dentro del núcleo
son interacciones nucleares entre protones y neutrones.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
INTERACCIONES ATÓMICAS
INTERACCIONES NUCLEARES

51. Los átomos pueden agruparse para formar moléculas.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
La capacidad de los átomos para asociarse y disociarse es
responsable de la mayor parte de los cambios Msicos
observados en la naturaleza.

52. El núcleo del átomo ejerce fuerzas de atracción sobre los
electrones que se definen por niveles de energía= capas.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
Cada capa con)ene un número de orbitales y cada
orbital puede contener hasta dos electrones, por lo que
una capa con un orbital conAene dos electrones y una con
cinco orbitales puede contener hasta diez electrones.

53. - Los electrones se disponen en órbitas bien definidas
alrededor del núcleo.
- El número de electrones orbitales en cada átomo es
igual al número atómico Z (número de protones)
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

54. La capa electrónica más cercana al núcleo es la capa K
seguida de L, M y N, O… ó 1, 2, 3, 4…
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
La capa K está más cerca del núcleo por lo que los
electrones que se encuentren en esa capa experimentarán
mayor fuerza de atracción. La energía de enlace se reduce
a medida que las capas se alejan del núcleo.

55. MODELO ATÓMICO DE BOHR
El máximo número de electrones
de la capa K es 2, de la L es 8, de la
M 18 y de la N 32.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
No puede haber más de 8 electrones
en la capa más externa de un átomo.

56. MODELO ATÓMICO DE BOHR
Tc (Z=43):
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

57. Mientras un electrón se encuentra en su órbita, no pierde
energía ni emite luz se encuentra en estado fundamental
estacionario.
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN
Si a un átomo se le aporta energía (se excita) ese exceso
de energía dentro de la estructura del átomo se traduce en
que el electrón será capaz de orbitar a mayor distancia del
núcleo, incluso puede abandonar el átomo si se
proporciona energía suficiente.
Al cesar la excitación el electrón vuelve a su estado inicial
(fundamental) liberando el exceso de energía en forma de
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

58. Los electrones de la capa externa se denominan electrones
de valencia y son los responsables de las interacciones
entre átomos y por tanto de la reac)vidad del mismo, por
lo que se puede afirmar que los elementos son mas
estables cuando )enen completa la capa de valencia (8
electrones = gases nobles).
INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

59. ELECTRÓN DE VALENCIA
Los electrones de las capas más externas )enen un papel
destacado a la hora de definir las propiedades químicas de
los elementos.

60. INTRODUCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

61. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

62. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE LA RADIACIÓN

64. RADIACIÓN EN FUNCIÓN DE LA FORMA DE POPAGACIÓN DE
LA ENERGÍA: ELECTROMAGNÉTICA
Efecto Fotoeléctrico. El fotón es completamente absorbido y toda su energía
transferida a un electrón, el cual escapa del átomo en el que estaba. Se
puede interpretar como una transferencia total de la energía del fotón a un
electrón ligado en un átomo. Como el átomo residual queda con un electrón
menos, se producirá emisión de radiación electromagné)ca caracterís)ca al
ocupar dicha vacante otro electrón del mismo átomo, situado en un nivel
energé)co superior.
La interacción directa Aene lugar a través de alguno de los tres procesos
siguientes:

65. RADIACIÓN EN FUNCIÓN DE LA FORMA DE POPAGACIÓN DE
LA ENERGÍA: ELECTROMAGNÉTICA
Creación de pares. La interacción por creación de pares consiste en la
materialización del fotón en un electrón y un positrón y sucede para energías
superiores a 1,02 MeV.
Efecto Compton. El fotón sólo cede al electrón con el que interacciona una
parte de su energía, convir)éndose en otro fotón de menor energía y
desviándose de la trayectoria inicial. La energía cedida al electrón varía
dependiendo del ángulo de dispersión del fotón saliente respecto a la dirección
inicial.