Trabajo Especial de Licenciatura en Física

Estudiante: Pedro Antonio Pérez Director: Dr. Mauro Valente

Introducción

 Dosimetría: Dosis absorvida. Dosímetro. Dosímetro químico de Fricke.

 Objetivos Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 2

Introducción Dosimetría:

  Estudio de metodologías, técnicas y dispositivos capaces de cuantificar cambios en la materia producidos por la radiación ionizante.

Estudio de distribuciones de energía depositada por radiación.

Aplicaciones clínicas:  Diagnóstico  Terapia Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 3

Introducción - Dosimetría

Dosis absorbida:  Cantidad de relevancia de sentido estrictamente físico.

 Energía depositada en el material irradiado por la radiación incidente.

Dosímetro:  Cualquier dispositivo capaz de proveer una lectura de la dosis absorbida en un volumen V por radiación ionizante.

 La interpretación de su lectura constituye el es la cuestión central de la dosimetría.

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Introducción - Dosimetría

Dosímetro químico de Fricke:  Los dosímetros químicos utilizan un cambio químico en la materia producido por la radiación ionizante, para cuantificar la dosis.

 Dosímetro de Fricke: cambio en la concentración de iones férricos en una concentración.

 Se puede cuantificar mediante medición por relajación o por medio de análisis óptico.

 Análisis óptico: el cambio en la concentración del Fe +3 exhibe un máximo de absorción en 294nm (ultravioleta).

 Fricke dopado con Xylenol Orange: máximo de absorción en 585nm (visible).

 Para obtener una resolución espacial se introduce la solución en una matriz de gel.

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Introducción Objetivos

 Establecer un método de medición que permita un análisis óptico dinámico y de fácil acceso, capaz de cuantificar cambios en la materia por incidencia de radiación ionizante, utilizando dosímetros de gel Fricke dopados con marcadores.

 Llevar al límite de precariedad los métodos y materiales utilizados. No utilizar espectrofotómetro ni CCD de alta precisión.

 Calibrar la tasa de dosis de un tubo de rayos X convencional.

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Marco Teórico

 Interacción de la radiación con la materia  Radioquímica  Fundamentos de dosimetría. Unidades  Ecuación de Transporte de la Radiación y ecuación de Lambert-Beer  Cambio de Densidad Óptica por absorción Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 7

Marco Teórico Interacción de la radiación con la materia

 Para irradiar un material con rayos X se utiliza un tubo de rayos X , se hace incidir electrones sobre un blanco (de Mo, Cu, W, etc) que producen fotones característicos y/o Bremsstrahlung que conforman un espectro con el que se irradia el material deseado.

 La interacción de fotones con la materia se puede dar por dispersión Rayleigh (elástica), Compton (ionizante) o efecto fotoeléctrico (extraer electrones).

 La interacción de electrones con la materia puede ser elástica o inelástica. Un fenómeno particular de interacción inelástica es el efecto de Bremsstrahlung (interacción con el campo coulombiano del núcleo y desaceleración) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 8

Marco Teórico Radioquímica

 Solución base del dosímetro de gel Fricke: agua ultra pura, ácido y óxido ferroso. Incorporada en una matriz de gel obtiene consistencia. Con marcador Xylenol Orange tiene máximo de absorción en el visible.

 Radiólisis: propiedad por la cual la molécula de H ligadura del O con un H.

2 O es disociada generando un átomo de H y un radical OH. La radiación entrega energía suficiente para romper la  Por radiación, la molécula sufre ionización, excitación o transferencia térmica (rotación, vibración, etc.) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 9

Marco Teórico - Radioquímica

Ionización: H 2 O ⇒ H 2 O + + e Excitación: H 2 O ⇒ H 2 O * Reacciones secundarias: H 2 O * H 2 O ⇒ H + OH ⇒ H + + OH Y los radicales pueden recombinarse: Peróxido de hidrógeno: H + H ⇒ H 2 OH + OH ⇒ H 2 O 2 H + O 2 ⇒ HO 2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 10

Marco Teórico - Radioquímica

Varias reacciones subsiguientes permiten la conversión de iones ferrosos en férricos: Fe +2 Fe +2 Fe +2 + OH ⇒ Fe +3 + OH + HO 2 ⇒ Fe +3 + H O 2 + H 2 O 2 ⇒ Fe +3 + OH + OH (8) (9) (10) La cantidad de Fe +3 por la solución.

producida depende de la energía absorbida El cambio en la concentración está relacionado con la Dosis por medio de la relación: (11) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 11

Marco Teórico Fundamentos de dosimetría. Unidades

Exposición (X): Kerma (K): Dosis (D): (12) (13) (14) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 12

Marco Teórico De la RTE a la ec. de L-B RTE: Onda plana y haz paralelo:

Fig. 1 (15) (16) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 13

Marco Teórico – De la RTE a la ec de L-B

Fig. 2 Haz paralelo y en el centro óptico del detector como en las Fig. 1 y 2 (17) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 14

Marco Teórico – De la RTE a la ec de L-B

En conclusión, para casos estacionarios: (17) Por lo tanto, en primera aproximación independiente del tiempo, de la RTE resulta la ecuación diferencial: (18) Cuya solución se conoce como ec. de Lambert-Beer: (19) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 15

Marco Teórico Cambio de Densidad Óptica por absorción

Resolviendo la ec. de L-B se obtiene: (20) Por otro lado, la ley de absorción de luz está determinada por: (21) Y como z ̴≈ obtiene: cd , entonces el camino óptico cambia con la absorción y se (22) Y el cambio en la Densidad Óptica ( Δ OD) se define por: (23) Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 16

Métodos y materiales

 Elaboración de los dosímetros  Set Up experimental  Software utilizado  Fuentes de radiación Trabajo Especial de Licenciatura en Física - Pedro Antonio Pérez 17

“Cuanto de subversivo vive en una sonrisa que no quiere comprar…” Silvio Rodriguez

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