RADIACIONES IONIZANTES
Son radiaciones ionizantes los rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de neutrones.
La radiación cósmica (proveniente del Sol y del espacio interestelar) también es un tipo de radiación ionizante, pues está compuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad de energía. Es así como, los llamados rayos cósmicos blandos, se componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones, y la radiación cósmica primaria ( que llega a las capas más altas de la atmósfera ) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la radiación cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio y el Carbono-14) y se producen partículas alfa, neutrones o protones.
Las radiaciones ionizantes pueden provocar reacciones y cambios químicos con el material con el cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los enlaces químicos de las moléculas o generar cambios genéticos en células reproductoras. (FLORES BALSECA C., RADIACIONES IONIZANTES, 2014)
CARACTERÍSTICAS DE LOS EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
ALEATORIEDAD: La interacción de la radiación con las células es una función de probabilidad y tiene lugar al azar. Un fotón o partícula puede alcanzar a una célula o a otra, dañarla o no dañarla y si la daña puede ser en el núcleo o en el citoplasma.
RÁPIDO DEPÓSITO DE ENERGÍA: El depósito de energía a la célula ocurre en un tiempo muy corto, en fracciones de millonésimas de segundo.
No selectividad: La radiación no muestra predilección por ninguna parte o biomolecular, es decir, la interacción no es selectiva.
INESPECIFICIDAD LESIVA: Las lesiones de las radiaciones ionizantes es siempre inespecífica o lo que es lo mismo esa lesión puede ser producida por otras causas físicas.
Latencia: Las alteraciones biológicas en una célula que resultan por la radiación no son inmediatas, tardan tiempo en hacerse visibles a esto se le llama "tiempo de latencia" y puede ser desde unos pocos minutos o muchos años, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.
RADIACIONES NO IONIZANTES.
Son aquellas que no son capaces de producir iones al interactuar con los átomos de un material.
Las radiaciones no ionizantes se pueden clasificar en dos grandes grupos: los campos de origen electromagnético y las radiaciones ópticas.
Dentro de los campos electromagnéticos se pueden distinguir aquellos generados por las líneas de corriente eléctrica o por campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus transmisiones, y las microondas utilizadas en electrodomésticos y en el área de las telecomunicaciones.
Entre las radiaciones ópticas se pueden mencionar los rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación ultravioleta. Estas radiaciones pueden provocar calor y ciertos efectos fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo humano. (FLORES BALSECA C., RADIACIONES IONIZANTES, 2014)
ELEMENTOS BÁSICOS DE LA FÍSICA NUCLEAR
Es una pequeña región central del átomo donde se encuentran distribuidos los neutrones y protones, partículas fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de nucleones. La estabilidad del núcleo no puede explicarse por su acción eléctrica. Es más, la repulsión existente entre los protones produciría su desintegración. El hecho de que en el núcleo existan protones y neutrones es un indicador de que debe existir otra interacción má s fuerte que la electromagnética que no está directamente relacionada con cargas eléctricas y que es mucho más intensa. Esta interacción se llama nuclear y es la que predomina en el núcleo. (OSTAIZA, 2016)
CONSTITUCIÓN DEL ÁTOMO Y MODELOS ATÓMICOS
La descripción básica de la constitución atómica reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.
El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.
El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos está comprendido entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.
La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llama número másico y se designa por la letra "A".
Si designamos por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la
siguiente simbología: ZXA (BALSECA C. F., ELEMENTOS DE LA FISICA NUCLEAR, 2014)
Por ejemplo, para el Hidrogeno tenemos: 1H1.
Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos modelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:
EL MODELO DE THOMSON
Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de tales ideas. (FLORES BALSECA C., ELEMENTOS DE LA FISICA NUCLEAR, 2014)
B) EL MODELO DE RUTHERFORD.
Basado en los resultados de su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.
El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear. (FLORES BALSECA C., ELEMENTOS DE LA FISICA NUCLEAR, 2014)
C) EL MODELO DE BOHR.
El físico danés Niels Bohr (Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo, en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido de base a la moderna física nuclear.
RADIOBIOLOGIA Y RADIACIONES
Es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos tras la absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes.
Las dos grandes razones que han impulsado la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes son:
Protección Radiológica: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran.
Radioterapia: Utilización de las radiaciones ionizantes principalmente en neoplasias, preservando al máximo los órganos críticos (tejido humano sano). (FLORES BALSECA C., ELEMENTOS DE LA FISICA NUCLEAR, 2014)
ORÍGENES DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.
Las personas están expuestas continuamente a radiaciones ionizantes. De estas radiaciones, unas proceden de la propia naturaleza, sin que el hombre haya intervenido en su producción y otras están originadas por acciones ocasionadas por el hombre.
CAUSAS NATURALES
Constituyen el fondo radiactivo natural que puede provenir de tres causas:
- Espacio exterior (radiación cósmica): Llegan a la Tierra cada segundo (protones (86%) y partículas alfa (12%)). Puesto que la atmósfera absorbe parcialmente las radiaciones, el fondo natural debido a esta causa varía con la altitud, de tal modo que es menor a nivel del mar que en lo alto de una montaña. Para el promedio mundial, la radiación cósmica supone un 10% de la dosis.
- Corteza terrestre: Supone un 14% de la dosis promedio mundial.
- Organismo humano: Principalmente isótopos de carbono y potasio, contribuyen aproximadamente el 52% de la dosis promedio mundial.
Como promedio, la dosis procedente del fondo natural que recibe una persona en España es del orden de 2,4 mSv/año.
Causas artificiales (RON PRISCILA, 2015)
Se deben a la exposición a diversas fuentes de origen no natural, como son: exploraciones radiológicas con fines médicos (fuente mayoritaria, dan lugar a unas dosis sobre la población semejantes a la radiación cósmica), viajes en avión (en este caso, la mayor dosis de radiación cósmica que se recibe son el vuelos a gran altura), etc.
La radiactividad es un fenómeno físico por el cual algunos cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, etc.
Es uno de los grandes descubrimientos del hombre contemporáneo y, a la par que se fueron conociendo sus efectos, también se descubrieron aplicaciones de gran utilidad, ya que las sustancias radiactivas o los instrumentos emisores de radiaciones ionizantes resultan insustituibles en medicina, agricultura, industria, ciencias de la tierra, biología y otras muchas ramas.
La emisión de radiaciones ionizantes es una característica común a muchos átomos en cuyo núcleo el número de neutrones resulta escaso o excesivo, lo que les hace inestables (radiactivos), por lo que sus ligaduras nucleares se transforman buscando configuraciones más estables, a la vez que se libera energía, asociada a la radiación emitida. (RON PRISCILA, 2015)
TIPOS DE RADIACIONES
Según su interacción con la materia:
- Alfa: Con capacidad limitada de penetración en la materia, pero mucha intensidad energética.
- Beta: Algo más penetrantes, pero menos intensas que las radiaciones alfa.
- Gamma: Es la radiación más penetrante de todas.
RADIACIONES: NATURALEZA Y PROPIEDADES.
Las radiaciones electromagnéticas se caracterizan por la existencia en cada punto del espacio en que se transmiten de un campo eléctrico y un campo magnético relacionados entre sí. Las ondas electromagnéticas presentan una variación periódica que se propaga en el vacío a una velocidad de 300.000 km/seg.
La radiación electromagnética es portadora de una cantidad de energía y presenta características específicas según la banda de frecuencias (o longitud de onda) en que se halle inscrita. La radiación electromagnética puede propagarse sin un soporte material, es decir, viajar por el vacío. (RON PRISCILA, 2015)
RADIOCTIVIDAD
Es un fenómeno químico-físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros. Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, inestables, que son capaces de transformarse, o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables.
La radiactividad se aprovecha para la obtención de energía nuclear, se usa en medicina (radioterapia y radiodiagnóstico) y en aplicaciones industriales (medidas de espesores y densidades, entre otras).
La radiactividad puede ser: Natural: manifestada por los isótopos que se encuentran en la naturaleza.
Artificial o inducida: manifestada por los radioisótopos producidos en transformaciones artificiales. (FLORES BALSECA C., 2014)
LOS RAYOS X
Designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen radiográfica directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de imprimirla. La longitud de onda está entre 10 a 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
Son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioletas y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).
ESTRUCTURA Y GENERACIÓN DEL TUBO DE COOLIDGE.
En 1913, williamcoolidge realizó varias mejoras al tubo de crookes. El tubo de coolidge, también conocido como «tubo de cátodo caliente», ha estado en uso desde entonces con algunas modificaciones sobre el diseño básico. Funciona en un alto vacío, de unos 10−4 pa, o 10−6 torr y los electrones son generados por emisión termoiónica en un filamento de wolframio —el cátodo— calentado por una corriente eléctrica. El haz de electrones emitido por el cátodo es acelerado aplicando una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo; al colisionar con el ánodo, los electrones producen rayos x por los mismos procesos que en el tubo de crookes.
El tubo de rayos x consta de un cátodo, cuya función es emitir electrones hacia el ánodo. En los tubos modernos, el cátodo es un filamento, habitualmente de wolframio, calentado por medio de una corriente eléctrica de unos pocos amperios. Una porción de los electrones que circulan por le filamento se desprenden debido al efecto termoiónico. El haz de electrones emitido por el cátodo se acelera mediante una fuente de alto voltaje alterna —por ejemple, entre los 30 y 150 kv— para mejorar el rendimiento de los tubos de rayos x y evitar que la corriente fluya hacia el cátodo y destruya el filamento durante el ciclo de voltaje inverso se usan rectificadores
LEY DE ADSORCIÓN DE LOS RAYOS X
La absorción de rayos x posee un comportamiento complejo debido a que la radiación x emitida (espectro) es policromática. La absorción de la radiación x monocromática sigue la ley de lambert, cuya expresión es:
Dónde: i = intensidad emergente o transmitida
I0 = intensidad incidente
M = coeficiente de absorción
X = espesor
El coeficiente de absorción es una constante que depende del material absorbente y de la longitud de onda de la radiación. Cada tejido presenta un coeficiente de absorción determinado; por ejemplo: µ hueso > µ dermis.la radio sensibilidad varía según las condiciones del medio (temperatura, hidratación, oxigenación, etc.) Y depende principalmente del estado funcional y de la actividad mitótica del tejido. La radiación actúa con mayor intensidad sobre las células. (HIDALGO J. , 2017)
RADIOPACIDAD Y RADIOLUCIDES.
RADIOPACIDAD
Es la capacidad que posee un determinado material de no permitir penetrar los rayos x es decir de desviarlos al contacto con ellos, los metales nobles poseen una gran densidad la cual le permite evitar la penetración de los rayos x siendo claramente visibles en una radiografía esto se debe a que presentan una mayor cantidad de masa por cm3 que atravesar. En la primera radiografía tomada por wilhenröntgen se puede apreciar cómo se traspasan los tejidos blandos como hueso y carne pero el anillo de bodas (oro) no es atravesado por ellos.
RADIOLUCIDES
Es aquel término que se emplea en la acentuación de los rayos x, es decir, son tejidos blandos y que por tanto permiten el paso de la luz. Es todo aquel cuerpo que se deja atravesar por la energía radiante, (se ve como una zona negra.
Parte de la radiografía procesada que está oscura o negra.una estructura radiolúcida representa el negro en los rayos x. (HIDALGO J. , 2017)
BIBLIOGRAFIA:
FLORES BALSECA, C. (2014). RADIOACTIVIDAD. En C. FLORES, SEPARATAS DE BIOFISICA (pág. 105). GUAYAUIL.
OSTAIZA, J. (2016). ELEMENTOS BASICOS DE LA FISICA NUCLEAR. Obtenido de http://biofisicaug.blogspot.com/2015/08/elementos-basicos-de-la-fisica-nuclear.html#comment-form
LOAIZA PRISCILA, R. L. (2016 de 08 de 2015 ). UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL . Obtenido de BIOFISICA : http://bifisicaudg.blogspot.com/2015/08/tension-arterial-y-flujo-sanguineo.html
LOAIZA PRISCILA, R. L. (23 de 07 de 2015). UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL. Obtenido de BIOFISICA: http://bifisicaudg.blogspot.com/2015/08/viscosidad-sanguinea-y-perfiles-de-flujo.html
LOAIZA PRISCILA, R. L. (23 de 07 de 2015). UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL. Obtenido de BIOFISICA: http://bifisicaudg.blogspot.com/2015/08/1.html
LOAIZA PRISCILA, R. L. (08 de 06 de 2015). UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL. Obtenido de http://bifisicaudg.blogspot.com/2015/06/origenes-de-las-radiaciones-ionizantes.html
