ATENUACION DE RADIACION

INTRODUCCION

La atenuación de la radiación varía en presencia de medios diferentes y distancias. Esto se debe a que la energía del haz fotones es absorbida y otra desviada por los materiales, y disminuye con la distancia.

La presente práctica realizada nos ayuda a comprender este fenómeno que es muy importante en muchas aplicaciones actuales como las radiografías, por ejemplo, son posibles gracias a que los rayos X penetran de manera distinta a los diferentes materiales. Por otro lado, en la radioterapia se busca depositar energía en los tejidos malignos para eliminarlos. Lo que le sucede a la radiación al pasar por la materia es, por tanto, de primordial interés en varios campos. Uno es en el de la medicina. Otro de mucha importancia es de la protección radiológica.

Además, la presencia misma de la radiación en general no es evidente si no se cuenta con detectores espaciales, cuya función es hacernos notar los efectos que la radiación provoca.

ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN

OBJETIVOS

Verificar la ley experimental de la atenuación de la radiación electromagnética (luz, rayos γ, etc.)

Determinar el coeficiente de atenuación lineal µ de los diferentes materiales absorbedores para un tipo de radiación electromagnética considerada.

Determinar el coeficiente másico de atenuación µm.

Determinar el espesor de semireducción X1/2 para la radiación electromagnética considerada.

FUNDAMENTO TEÓRICO

ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN

Cuando un haz de radiación electromagnética, de intensidad I0, incide sobre unamuestra de material de espesor x, el haz se atenúa y la intensidad emergente viene dada por la leyde Bouger-Lambert (1729 y 1768) que establece que:

Donde μ es el coeficiente de absorción lineal y x el espesor en unidades de longitud. A veces es útilexpresar el espesor en unidades de masa por unidad de área. Si definimos t=ρ.x, donde ρ es la densidad, la ley de Lambert se expresa como:

μ/ρ se conoce como el coeficiente de absorción másico.

Atenuación de la radiación

EL PASO DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA POR LA MATERIA

Los rayos X y gamma, al no tener carga, no pueden ser frenados lentamente por ionización al atravesar un material. Sufren otros mecanismos que al final los hacen desaparecer, transfiriendo su energía, pueden atravesar varios centímetros de un sólido, o cientos de metros de aire, sin sufrir ningún proceso ni afectar la materia que cruzan. Luego sufren uno de los tres efectos y depositan allí gran parte de su energía. Los tres mecanismos de interacción con la materia son: el efecto fotoeléctrico, el efecto Compton y la producción de pares.

a) El efecto fotoeléctrico consiste en que el fotón se encuentra con un electrón del material y le transfiere toda su energía, desapareciendo el fotón original. El electrón secundario adquiere toda la energía del fotón en forma de energía cinética, y es suficiente para desligarlo de su átomo y convertirlo en proyectil. Se frena éste por ionización y excitación del material

b) Enel efecto Comptonel fotón choca con un electrón como si fuera un choque entre dos esferas elásticas. El electrón secundario adquiere sólo parte de la energía del fotón y el resto se la lleva otro fotón de menor energía y desviado.

c) Cuando un fotón energético se acerca al campo eléctrico intenso de un núcleo puede suceder la producción de pares. En este caso el fotón se transforma en un par electrón- positrón. Como la suma de las masas del par es 1.02 MeV, no puede suceder si la energía del fotón es menor que esta cantidad. Si la energía del fotón original en mayor que 1.02 MeV, el excedente se lo reparten el electrón y el positrón como energía cinética, pudiendo ionizar el material. El positrón al final de su trayecto forma un positronio y luego se aniquila produciéndose dos fotones de aniquilación, de 0.51 MeV cada uno.

Cada uno de los efectos predomina a diferentes energías de los fotones. A bajas energías (rayos X) predomina el fotoeléctrico; a energías medianas (alrededor de 1MeV), el Compton; a energías mayores, la producción de pares.

PROCEDIMIENTO

Realice las conexiones del sistema detector. Verifique que la escala sea la correcta: asegúrese que la escala este calibrada a cero.

Coloque la fuente de radiación en línea recta con el eje del detector (sobre una base graduada) a una distancia de 23.5cm del detector. Registre las lecturas correspondientes.

Coloque un espesor de 6 mm entre la ventana del detector y la fuente de radiación y registre 9 lecturas. Repita para diferentes espesores del absorvedor y anotar en la tabla1.

Espesor (mm) Lecturas Lneta ± s

0 62-62 62± 0.5

6 55-52 53.5± 0.5

12 44-43 43.5± 0.5

18 38-37 37.5± 0.5

24 34-33 32.5± 0.5

30 31-30 30.5± 0.5

36 28-27 27.5± 0.5

42 26-25 25.5± 0.5

48 24 24± 0.5

CÁLCULOS

Represente gráficamente las lecturas registradas en función del espesor variable del absorbedor.

Ver apéndice 1 y 2

Determine la ecuación empírica relacionada a los datos medidos y graficados.

La ecuación obtenida del gráfico del Apéndice 2 es

ln⁡I=4,05-0,02x

Y de ella, por comparación con la ecuación original

ln⁡I=ln⁡〖I_o 〗-μx

Obtenemos

I_o=57,40

μ=0,0198 cm

Lo que nos permite obtener la ecuación de la curva del gráfico del Apéndice 1

I=I_o e^(-μx)

I=(57,40)e^(-(0,0198)x)

Determine el coeficiente de atenuación lineal y másico de los diferentes materiales absorbedores

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