Mtro. Romeo Altúzar Meza

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Jesús Ortiz de Zárate de la Cruz
hace 6 años
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Las vidas medias de los isótopos nucleares

730±40 años. Uranio 235 704 años. Uranio 238 4.

Cobalto 60 5.271 años. Carbono 10 19.4 segundos.

Radio 226 1.602 años. Cesio 137 30.07 años.

2 Las vidas medias de los isótopos nucleares pueden clasificarse desde microsegundos hasta llegar a miles de millones de años. Estos son algunos ejemplos: Carbono ±40 años. Uranio años. Uranio millones de años. Uranio minutos. Cobalto años. Carbono segundos. Radón días. Yodo días. Radio años. Cesio años. Bismuto años. Estroncio años. Cadmio días. Oxígeno segundos

6 Esta ecuación representa la variación con el tiempo del número de átomos de una sustancia radiactiva que se desintegra de modo sencillo Donde: A(t): Actividad Final A0: Actividad Inicial : Constante de Desintegración T: Periodo de Desintegración t : Tiempo A = πr t A t = A 0 e T

7 Puesto que la actividad es el número de desintegraciones que ocurren con respecto al tiempo, sus dimensiones son núcleos desintegrados/unidad de tiempo. La unidad empleada ampliamente en laactualidad esel Curie (Ci). Cuando la actividad de una muestra de material radiactivo es muy pequeña, resulta conveniente usar submúltiplos de esta unidad, por ejemplo: 1 milicurie (mci)= des/s 1 microcurie (μci)= des/s En el Sistema Internacional de Unidades se utiliza el Bequerel (Bq) definido como 1 Bq = 1 desintegración/segundo.

8 Un núclido radiactivo queda caracterizado por la velocidad con que se desintegra y, para este fin, resulta aplicable cualquiera de las tres magnitudes relacionadas con ella: la constante de desintegración, el periodo de semidesintegración y la vida media. El periodo de desintegración se puede obtener mediante el despeje en la fórmula de actividad, tomando una actividad inicial y una actividad medida en un tiempo t. De esto se desprende que la constante se calcula como: ln A A 0 1 t = λ

9 Otra magnitud que se utiliza para caracterizar un radionúclido es el periodo de semidesintegración T, que es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los átomos radiactivos existentes en un instante dado; al cabo de un periodo A(T) A 0 = 0.5 donde se calcula el periodo de semidesintegración como: 0.693) T = λ

dada por la suma de las duraciones de la existencia de cada uno de los

10 Se puede determinar también la vida media, o valor promedio de la vida de los átomos de una especie radiactiva; representada comúnmente por τ, viene dada por la suma de las duraciones de la existencia de cada uno de los átomos dividida por el número inicial de éstos. Matemáticamente se calcula como:

11 1.- Se tiene 5 ml de solución salina marcada con 30 mci de Tc-99m en 2 horas. Cuánta actividad tendremos en los 5 ml? 2.- Se tiene 5 ml de solución salina marcada con 30 mci de Tc-99m en 6 horas. Cuánta actividad tendremos en los 5 ml? 3.- Se tiene 5 ml de solución salina marcada con 30 mci de Tc-99m en 8 horas. Cuánta actividad tendremos en los 5 ml? 4.- Se tiene 5 ml de solución salina marcada con 30 mci de Tc-99m en 12 horas. Cuánta actividad tendremos en los 5 ml?

Cuánta actividad tendremos en los 5 ml? 0.

12 1.- Se tiene 5 ml de solución salina marcada con 30 mci de Tc-99m en 2 horas. Cuánta actividad tendremos en los 5 ml? t A t = A 0 e T hrs A t = 30mCie 6 hrs = mci

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Uno de los principales efectos de la radiación sobre los átomos de la materia es el de ionización, por lo que se denominan en general como radiaciones ionizantes.

14 Uno de los principales efectos de la radiación sobre los átomos de la materia es el de ionización, por lo que se denominan en general como radiaciones ionizantes. Para protegerse de ellas, utilizarlas y detectarlas se deben conocer los efectos y las formas en que interaccionan con la materia. Como las características de las partículas son diferentes, interaccionan con la materia en formas diversas. Los efectos de la radiación dependen de las propiedades de los materiales sobre los que incidan.

15 TODOS los empleos de la radiación están basados en cualquiera de las dos siguientes propiedades: Penetración de la materia y Depósito de energía Las radiografías, por ejemplo, son posibles gracias a que los rayos X penetran de manera distinta a los diferentes materiales. Por su lado, en la radioterapia se busca depositar energía en los tejidos malignos para eliminarlos.

16 La forma en que se produce esta ionización es distinta para cada tipo de radiación y su energía. Conviene separar los tipos de radiación en cuatro grupos según su interacción con la materia: 1) Las partículas pesadas cargadas positivamente, que incluyen partículas alfa, protones e iones pesados energéticos; 2) Las partículas ligeras cargadas, como electrones, betas y positrones; 3) Las radiaciones electromagnéticas, incluyendo rayos X y gamma; 4) Los neutrones.

18 Los rayos X y gamma, al no tener carga, no pueden ser frenados lentamente por ionización al atravesar un material. Sufren otros mecanismos que al final los hacen desaparecer, transfiriendo su energía, pueden atravesar varios centímetros de un sólido, o cientos de metros de aire, sin sufrir ningún proceso ni afectar la materia que cruzan. Luego sufren uno de los tres efectos y depositan allí gran parte de su energía. Los tres mecanismos de interacción con la materia son: El efecto fotoeléctrico, El efecto Compton La producción de pares.

El electrón secundario adquiere toda la energía del fotón en forma de energía cinética, y es suficiente para

19 El efecto fotoeléctrico consiste en que el fotón se encuentra con un electrón del material y le transfiere toda su energía, desapareciendo el fotón original. El electrón secundario adquiere toda la energía del fotón en forma de energía cinética, y es suficiente para desligarlo de su átomo y convertirlo en proyectil. Se frena éste por ionización y excitación del material El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887

El electrón secundario adquiere sólo parte de la energía

20 En el efecto Compton el fotón choca con un electrón como si fuera un choque entre dos esferas elásticas. El electrón secundario adquiere sólo parte de la energía del fotón y el resto se la lleva otro fotón de menor energía y desviado.

02 MeV, no puede suceder si la energía del fotón es menor que esta cantidad. Si la energía del fotón original en mayor que 1.

21 Cuando un fotón energético se acerca al campo eléctrico intenso de un núcleo puede suceder la producción de pares. En este caso el fotón se transforma en un par electrón- positrón. Como la suma de las masas del par es 1.02 MeV, no puede suceder si la energía del fotón es menor que esta cantidad. Si la energía del fotón original en mayor que 1.02 MeV, el excedente se lo reparten el electrón y el positrón como energía cinética, pudiendo ionizar el material. El positrón al final de su trayecto forma un positronio y luego se aniquila produciéndose dos fotones de aniquilación, de 0.51 MeV cada uno.

22 Cada uno de los efectos predomina a diferentes energías de los fotones. A bajas energías (rayos X) predomina el fotoeléctrico; A energías medianas (alrededor de 1MeV), el Compton; A Energías mayores, la producción de pares.

23 Mtro. Romeo Altúzar Meza

24 Supóngase que se envía un haz delgado de intensidad I 0 (número de fotones) de rayos Xo gamma monoenergéticos sobre un material de espesor x, y se coloca detrás de éste un detector, como lo muestra la figura 14. En el material, el haz será atenuado por las tres interacciones ya mencionadas, llegando al detector sólo la cantidad I, menor que I 0. Según se muestra en el Apéndice III, la atenuación obedece la ley exponencial: I = I 0 e μ x donde e es la base de los logaritmos naturales, y µ se llama coeficiente lineal de atenuación. Normalmente x se expresa en unidades de cm, por lo que m estará dado en cm -1.

25 El coeficiente de atenuación lineal de un haz de radiación para cierto tipo de material, es la probabilidad de interacción de la radiación en el mismo material

26 1. I 0 = 20 millones de fotones μ = cm 1 x = 20 cm 2. I 0 = 20 millones de fotones μ = cm 1 x = 20 cm 3. I 0 = 20 millones de fotones μ = cm 1 x = 20 cm

27 4. I 0 = 20 millones de fotones μ = cm 1 x = 20 cm

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