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Radiación Alfa, Beta y de Neutrones


Radiación Alfa, Beta y de Neutrones

 

La mayor parte de nuestra discusión hasta ahora, ha sido acerca de la radiación: rayos-x y rayos gamma, en la forma de ondas electromagnéticas. En este capítulo, usted aprenderá algo acerca de la "radiación particulada", o sea, radiación compuesta de partículas. Se cubrirán los orígenes de la radiación particulada y algunas características de esta radiación. También encontrará que debido a las características de la radiación particulada, éste ofrece un peligro relativamente pequeño para el radiógrafo promedio.

La radiación particulada no tiene utilidad práctica en radiografía, sin embargo, usted debe tener conocimientos sobre el tema ya que muchas fuentes de la radiación gamma son también fuentes de la radiación particulada.

Los tipos de radiación particulada que pueden ser de interés para el radiógrafo son: alfa, beta y radiación de neutrones. Estas partículas fueron discutidas brevemente en el capítulo de Materiales Radiactivos, pero analicémoslas más de cerca ahora.

La radiación particulada difiere de la radiación electromagnética en varias formas importantes. Veamos una breve comparación.

  Electromagnética

Particulada

Tienen masa o peso no si
Viajan a la velocidad de la luz si no
Afectadas por campos magnéticos no (alfa y beta) si

 

En otras formas, la radiación particulada y la electromagnética son similares:

  Electromagnética

Particulada

Ioniza materia si si
Es penetrante si si
Detectada por los sentidos humanos no no

 

Aquí tenemos una partícula alfa. Usted la vio por vez primera en el capítulo de Materiales Radiactivos. Es uno de los productos del decaimiento radiactivo de algunos isótopos radiactivos.

Una partícula alfa contiene 2 neutrones y 2 protones y en realidad es un átomo de helio sin sus electrones.

Esta es una partícula relativamente lenta y pesada, ésta pesa arriba de 7000 veces más que una partícula beta o un electrón.

También tiene una carga eléctrica de más 2 (+2) como está indicado por los 2 protones.

Debido a su baja velocidad, peso y carga, esta tiene un efecto considerable en los materiales que penetra. Esta arrastra a los electrones de los átomos por donde pasa.

Las partículas alfa son altamente ionizantes. La pesada partícula alfa con su velocidad relativamente baja y su doble carga positiva, atrae fuertemente a los livianos electrones negativos. La partícula alfa no tiene que pegarle a un electrón directamente para sacarlo fuera de su átomo. El hecho de que esta partícula pase cerca del electrón es suficiente para causar que el electrón deje al átomo.

Y cuando un electrón es removido de un átomo completo, se forma un par de iones (un ion negativo y un ion positivo).

Claro que se requiere energía para remover un electrón de un átomo. Cada vez que un electrón sea dislocado, la partícula alfa perderá algo de su energía cinética o velocidad.

Considerando el hecho de que las partículas alfa crean grandes cantidades de iones a medida que penetran la materia, ¿qué tan profundamente esperaría usted que una partícula alfa penetrara?. Pues que las partículas alfa gastan sus energías rápidamente, por lo tanto, no penetran tan profundamente.

Usted reconoce el hecho de que debido a que las partículas alfa reaccionan tan fácilmente con la materia, estas usarán su energía rápidamente y se detendrán en una corta distancia.

De hecho, las partículas alfa viajan una distancia tan corta aun en el aire, que no son amenaza para el radiógrafo. Una simple hoja de papel para envoltura las absorbería completamente.

Una palabra acerca de las fuentes actuales de las partículas alfa. El equipo de rayos-x no genera radiación alfa. La única fuente de partículas alfa, hasta donde a usted como radiógrafo le concierne, es el radio 226. Los otros isótopos radiactivos comúnmente usados en radiografía, por ejemplo el cobalto 60, iridio 192, cesio 137 y tulio 170, no emiten partículas alfa en su proceso de decaimiento.

Aún cuando se use radio, el hecho de que la cápsula o píldora radiactiva esté encapsulada (guardada en metal), significa que toda la radiación alfa será absorbida antes de que sea capaz de pasar a través de la cápsula.

Las partículas beta son también un producto del decaimiento radiactivo de algunos isótopos radiactivos. Aquí tenemos una representación de una partícula beta.

¿Le parece familiar?. Claro, éste es un solo electrón de alta velocidad, sin embargo, cuando éste se obtiene a partir de una desintegración radiactiva (que proviene de un núcleo), se le llama partícula beta.

Si usted recuerda, un electrón es muy liviano en comparación a un protón o neutrón (y por lo tanto a una partícula alfa) y lleva una carga eléctrica de menos 1 (-1).

Una partícula beta viajará a una velocidad mucho mayor que una partícula alfa de la misma energía debido a su bajo peso.

Le dijimos que una partícula alfa era muy ionizante debido a su baja velocidad, peso y su alta carga positiva. ¿Qué esperaríamos acerca de la capacidad de ionización de las partículas beta?. Las partículas beta no ionizan materiales tan fácilmente como lo hacen las partículas alfa.

A pesar de que las partículas beta son bastante ionizantes, no son tan ionizantes como las partículas alfa debido a su bajo peso y su única carga negativa.

Las partículas beta ionizarán materiales pasando muy cerca de, o por medio de una colisión directa con los electrones de los átomos, mientras que las partículas alfa solamente tienen que pasar cerca de los electrones atómicos para crear iones.

Uno podría pensar, en base a esta discusión, que las partículas beta son de menor interés para el radiólogo que las partículas alfa. Sin embargo, lo cierto es lo contrario!.

 

Vea estas razones:

Debido a su bajo peso, las partículas beta son mucho más rápidas que las partículas alfa.

Las partículas beta no gastan su energía tan rápidamente al ionizar la materia.

 

Considerando las razones anteriores concluimos que las partículas beta son más penetrantes que las partículas alfa.

Las partículas beta son muy rápidas y no gastan su energía tan fácilmente al ionizar una sustancia, por lo tanto estas penetrarán más profundamente. Esta es una de las razones que hace a estas partículas de mayor importancia para el radiólogo.

Las partículas alfa, aún si pudieran pasar a través de la cápsula que encierra al radio, serían detenidas por el aire en una distancia de más o menos una pulgada, o por la capa superior de piel muerta en su cuerpo, o por la delgada superficie de un material cualquiera. La ionización dentro de estas cortas distancias sería extremadamente pesada, pero estaría confinada a un espacio tan limitado que no sería perjudicial para la salud o para la calidad de una radiografía.

Por otra parte las partículas beta no ionizan la materia muy fácilmente, por lo tanto estas penetran a mayor profundidad. Esto las convierte más en un problema debido a que su influencia se detecta a gran profundidad.

Hay otra razón por la cual las partículas beta son de mayor importancia para el radiólogo.

¿Recuerda usted este diagrama del tema Interacción con la Materia. Absorción y Dispersión?

Esto es el bremsstrahlung: la generación de un rayo-x debido al efecto de desaceleración o acción de frenado de un núcleo atómico sobre un electrón de alta energía (gran velocidad).

Ya que las partículas beta (electrón de alta velocidad) puede generar rayos-x bremsstrahlung a lo largo de su paso a través de la materia, esto significa que el radiólogo se enfrenta a otra fuente de radiación dispersa o secundaria.

Siendo prácticos, sin embargo, el problema no es tan grande como parece, ya que únicamente un porcentaje muy pequeño de partículas beta entran en una reacción bremsstrahlung.

En cuanto a la fuente de las partículas beta, todos los isótopos radiactivos comunes usados en radiografía emiten partículas beta junto con radiación gamma. Con una excepción, estas partículas beta tienen poco efecto práctico en una radiografía.

La excepción es el tulio 170 en el cual las partículas beta reaccionan con los átomos de la fuente misma antes de que las partículas beta abandonen la cápsula. En otras palabras, la pastilla de tulio 170 actúa como fuente de partículas beta y a la vez como el blanco que produce los rayos-x mediante la reducción de la velocidad o paralización de estas partículas beta.

Estos rayos-x bremsstrahlung deben ser considerados por el radiólogo cuando se use tulio 170 como fuente de rayos gamma.

Todavía existe otro tipo de radiación particulada que debería ser mencionada antes de que abandonemos este tema. Esta es la radiación neutrón o de neutrones. Normalmente, esta no sería discutida en un estudio de radiografía debido a que ninguna de las fuentes de rayos-x o rayos gamma usadas por el radiólogo es también una fuente de neutrones.

Sin embargo, los neutrones tienen cualidades de penetración peculiares que los hacen útiles. Estos penetran elementos muy pesados con facilidad y son absorbidos eficientemente por algunos de los elementos más livianos, particularmente hidrógeno. Esta característica es justamente lo contrario de los rayos-x y rayos gamma, lo cual hace a los neutrones de utilidad para algunas aplicaciones en donde la radiación x y gamma no podría realizar el trabajo.

La radiografía de neutrones es un campo que se desarrolla muy lentamente.

Existen muchos problemas por resolver antes de que esta pueda utilizarse de manera común. Para nuestros propósitos, no es de interés el discutir detalladamente acerca de los neutrones o radiografía de neutrones. Mientras usted se apegue a la radiografía de rayos-x y rayos gamma, usted no tiene porque preocuparse por la radiación de neutrones.

Sin embargo, parece inevitable que algún día la radiografía de neutrones ocupe su lugar junto con los rayos-x y rayos gamma.

Aquí está un breve resumen de los puntos discutidos en este capítulo:

Primero. La radiación particulada no tiene utilidad práctica en radiografía.

Segundo. La radiación particulada difiere de la radiación electromagnética en que esta tiene masa o peso, no viaja a la velocidad de la luz, y es afectada por campos magnéticos. (Excepto neutrones).

Tercero. La radiación particulada es similar a la radiación electromagnética en que esta ioniza materia, es penetrante, no puede ser detectada por los sentidos humanos.

Cuarto. Una partícula alfa consiste de dos protones y 2 neutrones. Es relativamente pesada y lenta y tiene una doble carga positiva.

Quinto. Una partícula alfa es altamente ionizante a distancias cortas.

Sexto. Una partícula beta es un electrón de alta velocidad que resulta de la desintegración radiactiva. Esta es rápida, liviana y tiene una única carga negativa.

Séptimo. Una partícula beta no es tan ionizante como una partícula alfa, pero es más penetrante.

Octavo. Los neutrones tienen cualidades de penetración peculiares que algún día serán de utilidad en radiografía.

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