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Átomo y partículas subatómicas

diciembre 1, 2009

Esta imágen representa la estructura del átomo.

Como veis el átomo se constituye de partículas subatómicas que os vamos a presentar a continuación.

Estas subpartículas están situadas de la siguiente manera:

Los protones y los neutrones están situados dentro del núcleo del átomo y los electrones están situados en los orbitales dependiendo el nivel energetico que tengan. (como se puede ver en la primera imágen)

La radiación

Es la propagación de energía a través del espacio.

Las radiaciones ionizantes son radiaciones electromagnéticas o flujos de partículas que tienen la energía suficiente como para romper las uniones moleculares, formando iones.

Están constituidas por los rayos X, rayos gamma, las partículas alfa, beta y los neutrones.

Tipos de radiaciones ionizantes

A- partículas con masa y carga

B- partículas con masa y sin carga (neutrones)

C- radiación electromagnética (fotones)

Esto es un dibujo de una onda electromagnética formada por ondas eléctricas y magnéticas perpendiculares entre sí.

Características de los Rx.

  1. Penetran y atraviesan la materia
  2. Producen fluorescencia de algunas sustancias
  3.  Impresionan películas fotográficas
  4. Ionizan gases
  5.  Se propagan el line recta a la velocidad de la luz
  6.  Se atenúan con la distancia
  7.  Ocasionan efectos biológicos

Efectos de la radiación al interaccionar con el átomo.

Ionización

Es la formación de pares ionicos. Los Rx al interaccionar con un átomo neutro le arrancan un electrón de la capa más interna y queda cargado positivamente (Ion +) y el electrón arrancado es el ion negativo.

Depende de cómo interaccionen con la materia, tenemos dos tipos:

1. Efecto Compton

El efecto Compton se produce entre los rayos X de moderada energía (rango diagnóstico) y electrones de la capa externa.

El átomo blanco se ioniza. Se libera un electrón compton.

El rayo X incidente cambia de dirección y reduce su energía: rayo X disperso.

La longitud de onda del rayo X disperso  es mayor que la del rayo X incidente; ya que parte  de la energía se absorbe.

2. Efecto fotoeléctrico

Cuando un rayo X incidente es totalmente absorbido por el átomo blanco.

El átomo queda ionizado tras la liberación de un electrón de la capa interna.

El fotón incidente desaparece y el electrón de la capa K es expulsado del átomo en forma de fotoelectrón.

Un electrón de otra capa ocupa su lugar y la diferencia de energía se libera en forma de radiación secundaria (característica)con una longitud de onda mayor que la del rayo X incidente pero que variará según la energía de ligadura de los electrones de los orbitales.

Excitación

Un electrón pasa de una órbita interna a otra más externa.

Desexcitación.

El electrón externo vuelve a la órbita interna emitiendo un fotón, que se denomina rayo X característico.

Interacción electrón- blanco

Los electrones proyectil (los que viajan desde el cátodo hasta el ánodo) interaccionan con los electrones que  se encuentran en los orbitales de los átomos del blanco o con los núcleos de dichos átomos. Las interacciones dan lugar a la transformación de la energía cinética en energía térmica (calor) y en energía electromagnética  (rayos X : radiación característica y radiación de frenado ).

1. Radiación característica

Constituye el espectro discreto del haz de rayos X.

El electrón proyectil interacciona con un electrón de la capa K. Posteriormente se produce la transición de un electrón orbital de una capa mas externa hasta la capa interna donde se ha sido expulsado el electrón K y ha dejado un hueco. Esto va acompañado de la emisión de un fotón de rayos X.

El  rayo X producido tiene una energía igual a la diferencia de las energías de ligadura de los correspondientes electrones orbitales.

Solo un 15% de los rayos X del haz son rayos X característicos.

2. Radiación de frenado

Constituye el espectro continuo del haz de rayos X.

Un electrón proyectil pasa lo suficientemente cerca del núcleo del átomo blanco como para caer bajo su influencia. Existen entre ellos una fuerza electroestática de atracción.

Cuanto más cerca del núcleo llegue el electrón proyectil, más se verá influido por el campo electroestático del núcleo. Y esto se acentúa aun más, si la distancia entre el núcleo y el electrón proyectil es muy pequeña.

Al pasar cerca del núcleo el electrón proyectil disminuye su velocidad y cambia su curso reduciéndose su energía cinética y modificándose su dirección.

El 85% de los rayos X del haz son de frenado.

 


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