Trabajo Especial de Licenciatura en Física
Estudiante: Pedro Antonio Pérez
Director: Dr. Mauro Valente
Introducción
 Dosimetría:
Dosis absorvida. Dosímetro.
Dosímetro químico de Fricke.
 Objetivos
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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
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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
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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)
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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 H2O es
disociada generando un átomo de H y un radical OH. La
radiación entrega energía suficiente para romper la
ligadura del O con un H.
 Por radiación, la molécula sufre ionización, excitación o
transferencia térmica (rotación, vibración, etc.)
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Marco Teórico - Radioquímica
Ionización:
H2O ⇒ H2O+ + e-
(1)
Excitación:
H2O ⇒ H2O*
(2)
H2O* ⇒ H + OH
H2O - ⇒ H + + OH
(3)
(4)
Reacciones secundarias:
Y los radicales pueden recombinarse:
Peróxido de hidrógeno:
H + H ⇒ H2
OH + OH ⇒ H2O2
(5)
(6)
H + O2 ⇒ HO2
(7)
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Marco Teórico - Radioquímica
Varias reacciones subsiguientes permiten la conversión de iones
ferrosos en férricos:
Fe+2 + OH ⇒ Fe+3 + OHFe+2 + HO2 ⇒ Fe+3 + H O2Fe+2 + H2O2 ⇒ Fe+3 + OH + OH
(8)
(9)
(10)
La cantidad de Fe+3 producida depende de la energía absorbida
por la solución.
El cambio en la concentración está relacionado con la Dosis por
medio de la relación:
(11)
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Marco Teórico
Fundamentos de dosimetría.
Unidades
Exposición (X):
(12)
Kerma (K):
(13)
Dosis (D):
(14)
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Marco Teórico
De la RTE a la ec. de L-B
RTE:
(15)
Onda plana y haz paralelo:
Fig. 1
(16)
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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)
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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)
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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 z̴≈cd, entonces el camino óptico cambia con la absorción y se
obtiene:
(22)
Y el cambio en la Densidad Óptica (ΔOD) se define por:
(23)
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Métodos y materiales
Elaboración de los dosímetros
Set Up experimental
Software utilizado
Fuentes de radiación
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“Cuanto de subversivo vive en una
sonrisa que no quiere comprar…”
Silvio Rodriguez
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