Proteccion Radiologica

Introducción a la física de la radioterapia

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1- Introducción
En la Naturaleza existen la materia y la radiación electromagnética. 1.1- Estructura de la materia 1.1.1- Átomos y moléculas La materia está compuesta por conjuntos de moléculas y puede presentarse en tres estados (sólido, líquido o gaseoso). Las moléculas, a su vez, son uniones de átomos de igual o distinto tipo. Lassustancias compuestas de átomos del mismo tipo se denominan elementos y existen del orden de cien. Las sustancias compuestas de átomos de distinto tipo se denominan compuestos, y existen millones de ellos. Por ejemplo, una molécula de agua (compuesto) está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno (H2O), una molécula de oxígeno (elemento) está formada por dos átomos de oxígeno (O2) y un materialcomo el hielo está formado por agua y pequeñas cantidades de otras moléculas. Cuando se produce una reacción química, las moléculas iniciales se rompen y los átomos se combinan de manera distinta, originando sustancias diferentes con propiedades físicas y químicas diferentes. Se produce la ruptura de las moléculas pero de los átomos, que permanecen inalterados. 1.1.2- Estructura atómica Los átomostienen una estructura compleja, pero de forma simplificada, se considera que están constituidos por una parte central muy pequeña en donde se concentra casi toda la masa atómica, denominada núcleo atómico, y por una envoltura externa de la que dependen las propiedades químicas, denominada corteza atómica. El núcleo atómico está formado por partículas más pequeñas (nucleones). Existen dos tipos,protones y neutrones. Ambas tienen prácticamente la misma masa, pero los protones tienen carga eléctrica positiva mientras que los neutrones no están cargados. El número de protones de un átomo se conoce como número atómico, y la suma de protones y neutrones como peso atómico. Así un átomo de cobalto 60 (Co60) tiene número atómico 27 (27 protones) y peso atómico 60 (33 neutrones => 60 nucleones).La corteza está formada por electrones, que tienen una masa muy pequeña y carga eléctrica negativa. Estos se disponen alrededor del núcleo en distintas capas. La energía necesaria para arrancar un electrón a un átomo depende de la capa en que esté situado. En un átomo neutro (carga eléctrica nula) existen igual número de protones que de electrones. Cuando en un átomo no es igual el número deelectrones que de protones, éste está cargado eléctricamente, positiva o negativamente, y se denomina ion. Dos átomos de un mismo elemento tienen igual número de protones y electrones, y dos átomos de elementos distintos tienen distinto número de protones y de electrones. Dos átomos de un mismo elemento que tengan distinto número de neutrones tienen el mismo comportamiento químico (forman las mismasmoléculas), ya que éste viene

Pedro Sánchez Galiano. Unidad de radiofísica. Hospital Central de Asturias

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determinado por la corteza atómica, pero distintas propiedades físicas (densidad, radiactividad,...). Se denominan isótopos del mismo elemento.
e
p

e n
p p

e
p p n

n

n

n

e
Helio neutro −
4 He 2

e
Helioneutro −
3 He 2

e
Ion negativo de Hidrógeno (Tritio ) − H 13

e
p n

e
p n

e
p

n

Hidrógeno

(Tritio )

H 13

Hidrógeno

( Deuterio )

H 12

Hidrógeno

1 H1

1.2- Radiación electromagnética La radiación electromagnética es una propagación de energía a través del espacio sin necesidad de soporte material. Posee características típicas del movimiento ondulatorio,como la reflexión, la refracción o la difracción, y características propias del movimiento de partículas, como ocurre en el efecto fotoeléctrico o en el efecto Compton. Esto se conoce como la naturaleza dual (onda - partícula) de la radiación electromagnética. Las “partículas” componentes de la radiación electromagnética se denominan fotones. La relación entre la naturaleza ondulatoria y la...