CLASE 14- radioisotopos.ppt

RADIOISOTOPOSDra. Karina Cabrejos Solano

INTRODUCCIÓN

Uno de los aspectos mas fascinantes del conocimiento humano es el estudio de la composición de la materia.

Desde la época de los griegos el hombre busco encontrar el origen de la misma, el punto inicial de las cosas que nos rodean.

HISTORIA

1887: Hertz: efecto foto eléctrico. 1895: Thompson: electrón. 1897: Roentgen : los rayos x. Becquerel: la radioactividad natural. 1900: Planck: teoría de los cuanta. 1911: Rutherford, Hans Geiger y

Marsden :núcleo atómico. 1913: Bohr: teoría atómica. Einstein: teoría de la relatividad.

Estructura de un Núcleo:

Dos clases de partículas: protones y neutrones

• Protón: partícula elemental de carga e+; el numero atómico Z del elemento es igual al numero de protones que existe en el núcleo

• Neutrón: partícula elemental sin carga y con una masa ligeramente mayor.

• El numero másico A de un núcleo es la suma del numero de protones Z y del numero de neutrones N

A=Z+N

Isótopo

Un Isótopo de un elemento químico es aquel núclido que tiene el mismo número atómico Z, pero diferente número másico A, o sea, varía sólo en el número de neutrones del núcleo, ocupando por tanto el mismo lugar en la tabla periódica de los elementos (isos= igual; topos= lugar) .

Los isótopos pueden ser estables (no emiten radiaciones), o inestables o radiactivos por emitir radiaciones del núcleo como fenómeno tendente a la estabilidad.

Aunque el proceso de desintegración es en si

instantáneo, un núcleo radiactivo puede sobrevivir horas, dias o años .

¿Cúales son los modos principales de desintegración?

SEMIVIDA Un núcleo radiactivo puede existir durante

mucho tiempo antes de sufrir una desintegración.

Es la probabilidad de que un núcleo se desintegre dentro de un periodo dado.

“El periodo de tiempo dentro del cual un núcleo tiene la probabilidad del 50 por ciento de sufrir una desintegración”

El número de núcleos que se desintegran en un periodo de tiempo dado se le denomina “velocidad de desintegración R”, es proporcional al numero N de núcleos presentes.

R= 0,693 N

T

En consecuencia, se puede determinar la época de un lugar arqueológico mediante una medida de la velocidad actual de desintegración del carbono 14 en una muestra de material orgánico encontrada en la excavación.

PROPIEDADES

Aunque todas las radiaciones nucleares tienen el mismo efecto general sobre la materia viva, cada radiación posee sus propias características que le dan su poder y utilidad.

Estas radiaciones emitidas pueden ser de diferente naturaleza:

a) R .Electromagnéticas, como las radiación gamma y rayos X

b) Emisiones de partículas, como las radiaciones alfa y beta

TIPOS DE RADIACION

LA RADIACIÓN ALPHA :

Formada por 2 protones y 2 neutrones , exactamente igual a un núcleo de Helio.

Mas pesadas que los electrones , atraviesan la materia en línea recta chocando con los electrones que se encuentran a su paso.

La distancia que recorre una partícula antes de detenerse se denomina alcance.

En las partículas alfa este alcance aumenta con su energía y disminuye con la densidad del material.

Tabla: Alcance de partículas alfa de varias Tabla: Alcance de partículas alfa de varias energías en el aire, tejido corporal y energías en el aire, tejido corporal y aluminioaluminio

Alcance, cmAlcance, cm

Energia, MeVEnergia, MeV AireAire Tejido CorporalTejido Corporal Aluminio Aluminio

Particulas alfaParticulas alfa

1,01,0

2,02,0

3,03,0

4,04,0

5,05,0

0,550,55

1,041,04

1,671,67

2,582,58

3,503,50

0,33 x 10-20,33 x 10-2

0,63 x 10-20,63 x 10-2

1,00 x 10-21,00 x 10-2

1,55 x 10-21,55 x 10-2

2,10 x 10-22,10 x 10-2

0,32 x 10-30,32 x 10-3

0,61 x 10-30,61 x 10-3

0,98 x 10-30,98 x 10-3

1,50 x 10-31,50 x 10-3

2,06 x 10-32,06 x 10-3

En conclusión, los Rayos alfas:

Poco penetrantes y altamente ionizantes

TIPOS DE RADIACION

LA RADIACIÓN BETA : Son electrones muy veloces.Son fácilmente desviados por las colisiones .Pierden continuamente energía ionizando los

átomos que atraviesan y se detienen después de haber recorrido una distancia definida a través de un material dado.

Tabla: Alcance de rayos beta de varias energías en el Tabla: Alcance de rayos beta de varias energías en el aire, tejido corporal y aluminioaire, tejido corporal y aluminio

Alcance, cmAlcance, cm

Energia, MeVEnergia, MeV AireAire Tejido CorporalTejido Corporal Aluminio Aluminio

Rayos betaRayos beta

0,010,01

0,100,10

0,500,50

1,01,0

2,02,0

3,03,0

0,230,23

12,012,0

150150

420420

840840

12601260

0,000270,00027

0,01510,0151

0,180,18

0,500,50

1,001,00

1,501,50

0,00430,0043

0,0590,059

0,150,15

0,340,34

0,560,56

Además de la perdida de energía por colisión con los electrones, los rayos beta producen radiación electromagnética (rayos x) siempre que sufran una repentina desaceleración.

Rayos beta rayos

Rayos beta incidentes sobre Rayos beta incidentes sobre una plancha de plomo una plancha de plomo espesor suficiente para espesor suficiente para detenerlos. Cuando las detenerlos. Cuando las betas se paran, producen betas se paran, producen rayos X que atraviesan la rayos X que atraviesan la plancha.plancha.

En conclusión, las partículas beta:

Moderadamente penetrantes e ionizantes.

TIPOS DE RADIACION LA RADIACIÓN GAMMA :

Es la radiación electromagnética emitida por un núcleo cuando experimenta una transición de un estado de energía más alta a un estado energético más bajo.

Pierden toda su energía en una sola interacción en lugar de hacerlo de manera continua en una serie de colisiones.

No puede predecirse la distancia que recorre un fotón antes de interaccionar con un electrón .

Todo lo que se puede predecir es la distancia en la que un fotón tiene una probabilidad del 50% de interaccionar -“capa de semiatenuación” y es análoga a la semivida de un núcleo radiactivo.

Tabla: Capa de semiatenuación para rayos gamma de Tabla: Capa de semiatenuación para rayos gamma de varias energías en tejido corporal y plomovarias energías en tejido corporal y plomo

Capa de semiatenuación, cmCapa de semiatenuación, cm

Energia, MeVEnergia, MeV Tejido CorporalTejido Corporal Plomo Plomo

0,010,01

0,500,50

0,100,10

0,500,50

1,01,0

5,05,0

0,1310,131

3,123,12

4,054,05

7,207,20

9,809,80

23,023,0

0,000760,00076

0,0120,012

0,0120,012

0,420,42

0,890,89

1,521,52

Los rayos gamma y los rayos x son, por lo tanto, mucho mas penetrantes que las partículas cargadas.

En conclusión, los rayos gamma:

Altamente penetrantes, escasamente ionizantes.

RADIOACTIVIDAD

TIPOS DE RADIACIÓN : ALFA:

núcleos de Helio ( = 2 protones + 2 neutrones)

BETA: electrones

GAMA: luz (ondas electromagnéticas)

DETECCIÓN Es detectada siempre por la ionización que

produce.

Los trabajadores sometidos a irradiación llevan puesto un dosímetro para controlar la radiación total a que han estado expuestos.

Para la detección instantánea de la radiación se emplean dispositivos electrónicos – “Contador de Geiger-Muller”.

entradaentrada

salidasalida

amplificadoramplificador

contadorcontador

0 7 2 6

DIAGRAMA ESQUEMATICODIAGRAMA ESQUEMATICODE UN CONTADOR GEIGERDE UN CONTADOR GEIGER

+

-

En medicina nuclear se emplea un detector mas complicado llamado “Contador de Centello”

Cuando una partícula cargada es detenida en el cristal, se produce una cantidad de luz , esta luz incide sobre el primer electrodo de un tubo fotomultiplicador a partir del cual salen lanzados electrones por efecto fotoeléctrico.

DOSIMETRIA

La medicina que se ocupa de los problemas de la radiación comprende la protección contra los efectos perjudiciales de la radiación.

Todas estas aplicaciones necesitan una medida cuantitativa de la unidad de dosis de radiación absorbida.

La unidad corrientemente adoptada es el rad (rd), definido como la absorción de 10 -2 J de radiación ionizante por kilogramo de material absorbente.

El rad es la unidad física; sin embargo, dosis iguales (en rad) de diferentes tipos de radiación tienen efectos biológicos diferentes.

La eficacia biológica relativa (EBR) de un tipo particular de radiación es cociente entre la dosis (en rad) de rayos X o gamma y la dosis (en rad) de la radiación que produce el mismo efecto biológico.

La unidad biológica de dosis es el rem (rad equivalent man) que se define en función de la EBR por medio de:

rem= EBR x rad

Tabla: Eficacia biológica relativa (EBR) de los diferentes tipos de radiación

Radiación EBR

Rayos gamma, Rayos X, 1,0

rayos beta

Neutrones rápidos y protones 10

Neutrones lentos 4-5

Partículas alfa 10-20

Ejemplo. Una dosis de 50 rd de partícula alfa equivale a una dosis de unidades biológica de 500 y 1000 rem

Tabla: Fuentes de radiación.Tabla: Fuentes de radiación.Dosis media anual recibida por un miembro de la población en Dosis media anual recibida por un miembro de la población en

general debida a diversas fuentesgeneral debida a diversas fuentes

FuenteFuenteDosis, Dosis, remrem

Rayos cósmicosRayos cósmicos

Materiales radiactivos naturalesMateriales radiactivos naturales presentados en las rocaspresentados en las rocas

MedicasMedicas

Polvo radiactivoPolvo radiactivo

Centrales nuclearesCentrales nucleares

OtrasOtras

TotalTotal

0,0440,044

0,0580,058

0,0730,073

0,0040,004

3 x 10-63 x 10-6

0,0030,003

0,1820,182

La Agencia de Protección del Medio Ambiente establece como 0.17 rem/año como la máxima dosis para todo el cuerpo, que un miembro de la población en general puede recibir.

El máximo peligro de la exposición crónica a niveles de radiación bajos es que puede producirse un aumento del cáncer en la población expuesta y un aumento de los defectos genéticos en la generación siguiente.

Malformaciones congénitas quirúrgicas: A: Gastrosquisis B: Onfalocece C: Hernia umbilical D: Hernia diafragmática E: Atresia esofágica F: Malformación adenomatoídea quística del pulmón.

El problema de establecer los efectos de bajos niveles de radiación es complicado, debido a la reconocida capacidad del cuerpo para recobrarse de la radiación .

Mientras que una sola dosis aguda de 1000 rem es ineluctablemente fatal, los pacientes de cáncer reciben rutinariamente dosis de 100 rem cada día durante mas de dos semanas sin efectos patológicos.

Tabla: Efectos de dosis agudas de radiación gammaTabla: Efectos de dosis agudas de radiación gamma

Dosis, rdDosis, rd Efecto Efecto

0-250-25

25-10025-100

100-200100-200

200-600200-600

600-1000600-1000

InobservableInobservable

Ligeros cambios en la sangreLigeros cambios en la sangre

Cambios moderados en la sangre; vómitos en el 5-50% de los Cambios moderados en la sangre; vómitos en el 5-50% de los casos dentro de las 3 h; recuperación completa a las pocas casos dentro de las 3 h; recuperación completa a las pocas semanas (excepto para el sistema productor de la sangresemanas (excepto para el sistema productor de la sangre

Graves cambios en la sangre; vómitos en el 50-100% de los Graves cambios en la sangre; vómitos en el 50-100% de los casos dentro de las 3 h; perdida del pelo dentro de las 2 casos dentro de las 3 h; perdida del pelo dentro de las 2 semanas; hemorragias e infección; muerte en el 0-80% de los semanas; hemorragias e infección; muerte en el 0-80% de los casos dentro de los 2 meses.casos dentro de los 2 meses.

Graves cambios en la sangre, vómitos en el intervalo de 1 h; Graves cambios en la sangre, vómitos en el intervalo de 1 h; perdida del pelo; hemorragia e infección; muerte en el 80-perdida del pelo; hemorragia e infección; muerte en el 80-100% de los casos dentro de los 2 meses100% de los casos dentro de los 2 meses

UN LUGAR LLAMADO CHERNOBIL

http://www.youtube.com/watch?v=xmjgKORkjdY parte 1 http://www.youtube.com/watch?v=UKW-RILWPhQ parte 2 http://www.youtube.com/watch?v=IXcTb9d5p7g parte 3 http://www.youtube.com/watch?v=xNCOHDwS5yQ parte 4 http://www.youtube.com/watch?v=-NIGQPR1Jsc parte 5 http://www.youtube.com/watch?v=OwO301j6aj0 parte 6 *http://www.youtube.com/watch?v=rvAJ_u3Q0Hw&feature=related Fotos