Interaccion Radiacion Materia

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4 Interacción de la radiación con la materia
Una de las características de las radiaciones, tanto corpusculares como electromagnéticas, es su capacidad para penetrar en la materia e interaccionar con los átomos constituyentes de la misma. En estas interacciones, la radiación pierde parte de su energía, o la totalidad, que es absorbida por elmedio material que está atravesando. Esta transferencia de energía es la causa de los distintos efectos producidos por las radiaciones, tales como los efectos biológicos sobre la materia viva. Por otra parte, los diferentes métodos de detección y medida de la radiación se basan en su interacción con determinados materiales. Todos estos aspectos condicionan la utilización de las radiaciones en losdiversos campos de aplicación. Es por ello que conviene conocer con detalle los mecanismos de los principales procesos de interacción de las radiaciones con la materia y en particular cómo se produce la transferencia de energía antes mencionada. La comprensión de estos fenómenos permitirá prevenir y minimizar sus efectos nocivos o bien potenciar aquellos que puedan interesar para una determinadaaplicación.

4.1 Interacción de las partículas cargadas
En este capítulo se introducirán, en primer lugar, los conceptos fundamentales de la interacción de las partículas cargadas con la materia y posteriormente se estudiarán con detalle las principales características de la interacción de las radiaciones alfa y beta.

4.1.1 Mecanismos de pérdida de energía
Las partículas cargadas a su paso através de un medio material experimentan una serie de interacciones con los átomos constituyentes del mismo. En el transcurso de estas interacciones las partículas van perdiendo su energía hasta que. si el material posee un espesor suficiente, llegan a detenerse y a neutralizarse eléctricamente. El proceso mayoritariamente responsable de esta pérdida de energía es la interacción electromagnéticaentre la partícula cargada y los electrones atómicos del medio. Estas interacciones pueden ser interpretadas como colisiones de la partícula incidente con los electrones atómicos; las colisiones

© Los autores, 2000; © Edicions UPC, 2000.

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pueden ser de tipo elástico o inelástico. En el primer caso la energía cinética total se conserva y unaparte de la energía cinética de la partícula incidente se transfiere como energía cinética al átomo. En el segundo caso parte de la energía transferida es absorbida por el átomo, que pasa a un estado excitado o bien se ioniza. Las partículas cargadas también pueden interaccionar con los núcleos atómicos del medio que atraviesan. Estas interacciones pueden ser de tipo culombiano o de tipo nuclear.En cualquier caso las interacciones regidas por fuerzas nucleares son poco frecuentes, de modo que la interacción de las partículas cargadas con la materia puede considerarse como un fenómeno esencialmente culombiano, tanto a nivel atómico como nuclear. La dispersión elástica con los núcleos atómicos puede provocar un cambio brusco de la velocidad de la partícula incidente, que sufre una fuerteaceleración, 10 que origina, de acuerdo con las leyes de la electrodinámica clásica, la emisión de radiación electromagnética con la consiguiente pérdida de energía. Esta radiación recibe el nombre de radiación de frenado o bremsstrahlung. Así pues, las interacciones culombianas de las partículas cargadas con la materia son las que provocan fundamentalmente su pérdida de energía al atravesar unmedio material, de acuerdo con los siguientes procesos:

a) ionización de los átomos del material; b) excitación de los átomos del material; e) emisión de radiación de frenado o bremsstrahlung.
El predominio de uno u otro proceso depende de la energía y naturaleza de la partícula cargada incidente y de la naturaleza del medio material que atraviesa.

4.1.2 Ionización, excitación y radiación de...