Las fuentes de radiación natural tienen dos orígenes: a) fuentes de origen extraterrestre (como la radiación cósmica y los nucleidos cosmogénicos) y b) fuentes de origen terrestre o nucleidos primordiales. Pero además de dichas fuentes de radiación natural en las que no intervienen los seres humanos, existen otras producidas de manera artificial en las cuales se inducen emisiones de radiaciones ionizantes, bien por medio de reacciones nucleares, generadores de rayos X o aceleradores de partículas. Las emisiones de estas fuentes de radiación pueden ser tanto de partículas cargadas (alfa, electrones, positrones) como de radiación electromagnética (X o gamma).
Esquema
Fuentes de radiación natural. Nucleidos cosmogénicos y primordiales.
Radiación de origen artificial. Generación en medicina, industría y energía.
Impacto radiológico de las distintas fuentes de radiación.
Tema 2 -Interacción de partículas cargadas
Introducción general al tema
Las partículas cargadas interaccionan mediante colisiones Coulombianas o emitiendo radiación (cuando son pequeñas y energéticas). Una magnitud básica para comprender la pérdida de energía en los procesos con partículas cargadas es el poder de frenado, variación de la energía de la partícula incidente por unidad de recorrido al paso por el medio material, y otra el alcance, espesor de material recorrido antes de frenarse totalmente. Se establecen fórmulas empíricas para el cálculo de estas magnitudes para distintos tipos de emisión y diferentes materiales y energías. Tanto el poder de frenado como el alcance dependen del tipo y de la energía de la partícula, y del material atravesado.
Esquema
Interacción de partículas pesadas cargadas. Alcance.
Interacción de electrones. Pérdida específica de energía. Poder de frenado.
Interacción de positrones. Radiación de aniquilación.
Tema 3 - Interacción de fotones
Introducción general al tema
La radiaciónelectromagnética, los fotones gamma y X, no ionizan directamente la materia, sino que a su paso producen una serie de efectos, que posteriormente darán como resultado ionizaciones. Estos efectos son el efecto fotoeléctrico, el efecto Compton y la creación de pares. Cuando un haz de fotones gamma atraviesa un medio material se atenúa siguiendo una ley exponencial, por lo que la aplicabilidad de los conceptos de poder de frenado y alcance no tiene sentido para la radiación electromagnética.
Esquema
Principales efectos de la interacción de la radiación electromagnética.
Efecto fotoeléctrico.
Efecto Compton.
Creación de pares.
Coeficientes de atenuación de los efectos de la interacción.
Tema 4 - Interacción de neutrones
Introducción general al tema
Los neutrones son partículas sin carga que interaccionan con la materia mediante la producción de reacciones nucleares. Los tipos de reacciones inducidas dependerán de la energía de los neutrones incidentes.
Esquema
Interacción de neutrones lentos. Interacción de neutrones rápidos.
Secciones eficaces de interacción.
Tema 5 - Atenuación de la radiación
Introducción general al tema
A medida que un haz de radiación electromagnética atraviesa un medio material, se va atenuando. Este proceso sigue una ley exponencial que es la que rige la pérdida de intensidad en el haz.
Esquema
Ley de atenuación exponencial. Variación de la intensidad.
Absorción y dispersión. Espesor másico.
Factor de acumulación.
Tema 6 - Propiedades generales de los detectores de radiación
Introducción general al tema
Los detectores de radiaciones ionizantes se basarán en algunos de los fenómenos y efectos descritos en los capítulos anteriores. Su régimen de funcionamiento puede ser de contador, donde la información que proporcionan es solamente el número de partículas que han interaccionado con ellos, o de espectrómetros, los cuales además informan de la energía con la que han llegado los sucesos ionizantes. Las características principales que describen a un detector son la eficiciencia y el tiempo muerto, y en el caso de que también se pueda hacer espectroscopía con ellos la resolución energética.
Esquema
Características generales de un detector.
Tipos de detectores. Contadores y espectrómetros.
Linealidad. Resolución en energía. Eficiencia. Ruido de fondo.
Tiempo muerto. Método para medir el tiempo muerto.
Estadística aplicada a las medidas de radiación. Distribución normal.
Tema 7 - Detectores de ionización gaseosa
Introducción general al tema
Los detectores de ionización gaseosa se basan en la ionización de los gases al paso de las radiaciones ionizantes. En función de la tensión aplicada y el impulso generado, pueden ser contadores o trabajar en régimen de espectrómetros.
Esquema
Características básicas de los detectores de ionización gaseosa.
Contadores proporcionales.
Contador Geiger-Müller.
Tema 8 - Detectores de centelleo
Introducción general al tema
Los de detectores de centelleo se basan en la emisión luminiscente de algunas sustancias al paso de las radiaciones ionizantes. Dependiendo del tipo de sustancia luminiscente empleada pueden detectar partículas cargadas o radiación electromagnética. En medicina se utilizan como detectores en los sistemas de gammagrafía.
Esquema
Principios básicos del detector de centelleo. Características.
Centelleadores orgánicos e inorgánicos.
Eficiencia y resolución.
Aplicaciones de los detectores de centelleo en medicina. Gammacámaras.
Tema 9 - Detectores de semiconductor
Introducción general al tema
Los detectores de semiconductor se basan en la ionización de los semiconductores al paso de las radiaones ionizantes. Tienen una resolución muy buena para las radiación electromagnética, rayos X y gamma, por lo que se usan ampliamente para la espectroscopía gamma.
Esquema
Propiedades de los semiconductores.
Detectores de germanio y de silicio. Detectores de barrera de superficie.
Espectroscopía con detectores de semiconductor.
Tema 10 - Introducción a las aplicaciones de las radiaciones
Introducción general al tema
En este último tema se introducen las principlaes aplicaciones de las radiaciones ionizantes, haciendo especial hincapié en las muy variadas aplicaciones en medicina desde el diagnóstico a la terapia. Este tema se proporcionará a los estudiantes con apuntes recopilados y elaborados por el equipo docente.
Esquema
Aplicaciones de uso industrial.
Aplicaciones para la obtención de la energía.
Visión general sobre las aplicaciones de uso médico.
