5.1) INTERACCION DE LA RADIACION IONIZANTE CON LA MATERIA
ionización, es decir la creación de iones positivos o negativos.
Otra manifestación de la radiación ionizante es conocido con el nombre de
«excitación del átomo»
La excitación ocurre cuando un electrón salta a una
órbita o nivel de energía superior, para después volver a su órbita original,
emitiendo energía en el transcurso del proceso.
5.1.1) Interacción de las Radiaciones Alfa con la Materia
Las partículas alfa, al chocar con la materia, pierden gradualmente su
energía ionizando los átomos y se frenan muy rápidamente, por lo que
quedan detenidas con tan sólo unos cm de aire o unas milésimas de mm de
agua. En su interacción con el cuerpo humano no son capaces de atravesar
la piel. Así pues, tienen poco poder de penetración (Fig. 5.5) siendo
absorbidos totalmente por una lámina de aluminio de 0.1 mm de espesor o
una simple hoja de papel.
5.1.2) Interacción de la Radiaciones Beta con la Materia
Dado que las partículas beta ( ? + y ? – ) tienen una menor masa que la
radiación alfa, su movilidad es alta, por lo que tienen mayor poder de
penetración que las partículas alfa ( Fig. 5.1)
, siendo absorbidas por una
lámina de aluminio de 0.5 mm de espesor y quedan frenadas en algunos m
de aire, o por 1 cm de agua. En el cuerpo humano, pueden llegar a traspasar
la piel, pero no sobrepasan el tejido subcutáneo.
5.1.2.1) Radiación Bremsstrahlung
Si una partícula beta menos (electrón), con alta velocidad, “interactúa” con un
núcleo atómico, aquella desvía su trayectoria y pierde parte de su energía (se
«frena» ). La energía que ha perdido se transforma en Rayos X. Este proceso
recibe el nombre de «Radiación Bremsstrahlung » (radiación de frenado).
5.1.2.2) Aniquilación electrón-positrón
Otra interesante reacción ocurre cuando una partícula beta, como resultado
de la producción de pares o decaimiento ? + , colisiona con un electrón libre.
En este proceso, ambas partículas se aniquilan y desaparecen, liberando
energía en forma de, al menos, dos rayos gamma, cada uno con energía
mínima de o,511 (MeV), es decir la equivalente a la energía en reposo de un
electrón .
5.1.3) Interacción de los Neutrones con la Materia
Los neutrones también carecen de carga eléctrica, no sufren la acción de
campos eléctricos ni magnéticos y son capaces de atravesar grandes
espesores de material, interactuando sólo con los núcleos, que constituyen
blancos muy pequeños. Son peligrosos debido a su alto poder de penetración
y difíciles de atenuar, para lo cual se necesitan grandes blindajes.
Cuando un neutrón choca con un átomo le cede parte de su energía
mediante la acción de choques elásticos (se conserva la energía del sistema)
e inelásticos ( la energía del sistema se convierte en excitación interna del
núcleo).
5.1.4) Interacción de las Radiaciones Gamma con la Materia
Las radiaciones gamma al no tener carga eléctrica, no sufren desviaciones
en su trayectoria como producto de la acción de campos eléctricos de
núcleos atómicos o electrones. Tales características permiten que la
radiación gamma sea capaz de traspasar grandes espesores de material y de
ionizar indirectamente las sustancias que encuentra en su recorrido.
Un rayo gamma es capaz de sacar un electrón de su órbita atómica. El
electrón arrancado producirá ionización en nuevos átomos circundantes, lo
que volverá a suceder hasta que se agote toda la energía de la radiación
gamma incidente.
Su poder de penetración es muy elevado
Descripción del efecto fotoeléctrico a nivel atómico
Los fotones incidentes son totalmente absorbidos por los electrones queestán ligados a los núcleos atómicos del material, siendo éstos electrones
expulsados a grandes velocidades a través de éste. Los electrones portan la
energía del rayo gama absorbido menos la energía característica de sus ligaduras
con el núcleos, que son del orden de unos cuantos cientos de electrón-volt. Pero
considerando que los rayos gama portan una energía de unas centenas a miles de
kiloelectronvolts (keV), podemos despreciar la energía de ligadura y decir que el
electrón lleva en realidad toda la energía del fotón incidente.
5.2.2) Efecto Compton
Cuando se analiza la radiación electromagnética que ha pasado por una región en
la que hay electrones libres, se observa que además de la radiación incidente, hay
otra de frecuencia menor. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación
dispersada depende de la dirección de la dispersión.
5.2.3) Creación de pares electrón – positrón
Este proceso ocurre en el campo de un núcleo del material absorbente y
corresponde a la creación de un par electrón – positrón a expensas de un fotón
gama incidente que desaparece en el mismo punto. Esto sucede cuando la
energía del fotón gamma es mayor a, por lo menos, dos veces la masa del
electrón y tiene como consecuencia nuevamente que un electrón se mueva a
través del material (Fig. 5.9). Posteriormente se produce el fenómeno de
aniquilación.
5.2.4) Scattering coherente
El scattering coherente es conocido también como scattering de Rayleigh. Este
proceso se visualiza considerando la naturaleza dual de la radiación
electromagnética.
Esta interacción consiste de una onda electromagnética que pasa cerca de un
electrón, el que queda oscilando (Fig. 5.10). Este electrón oscilante, para volver a
su estabilidad, irradia energía con la misma frecuencia que la de la onda incidente.
No hay absorción de energía, solo desviación de la energía incidente.