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autoevaluación, Apuntes de Biofísica

Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)Biofísica

Asignatura: Biofísica, Profesor: , Carrera: Medicina, Universidad: UAB

Tipo: Apuntes

2012/2013

Subido el 01/11/2013

jotarosa
jotarosa 🇪🇸

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UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
SERVICIO DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA
Autoevaluación Desintegración Radiactiva M. Gálvez Delgado Página 1 de 12
Auto evaluación
Radiaciones ionizantes
Desintegración radiactiva
RADIACTIVIDAD NATURAL
Introducción. Estabilidad nuclear. Ley de desintegración radiactiva. Constantes radiactivas.
Desintegración alfa, beta y gamma. Series radiactivas. Equilibrio radiactivo.
RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL
Introducción. Tipos de desintegración artificial. Reacciones nucleares. Fusión y fisión nucleares.
Producción de radionúclidos de vida corta. Bases físicas de la Medicina Nuclear.
Objetivos específicos
Analizar el concepto de estabilidad nuclear.
Enumerar los tipos y las propiedades características de las partículas radiactivas emitidas por
los núcleos radiactivos.
Recordar que en las transformaciones nucleares se verifican los principios de conservación
de carga, energía, momento lineal y momento angular.
Explicar los procesos nucleares que originan las emisiones alfa, beta y gamma.
Formular la ley de desintegración radiactiva.
Interpretar el significado de la constante de desintegración.
Definir el periodo de semidesintegración y la vida media de un radioisótopo.
Relacionar la constante de desintegración con el periodo de desintegración y con la vida
media.
Distinguir entre los periodos de semidesintegración físico, biológico y efectivo.
Enumerar las familias radiactivas naturales.
Explicar en que consiste el equilibrio radiactivo.
Distinguir entre equilibrio radiactivo transitorio y permanente.
Explicar en que consiste la producción de radionúclidos de vida corta.
Interpretar el concepto de órgano crítico.
Enumerar los diferentes tipos de desintegración artificial.
Describir e interpretar los esquemas de desintegración de los siguientes procesos nucleares:
emisión beta menos, captura electrónica, conversión interna, emisión de neutrones y
transición isomérica.
Explicar las características fundamentales de la reacción nuclear.
Describir los conceptos de resonancia y sección eficaz.
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SERVICIO DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

Auto evaluación Radiaciones ionizantes Desintegración radiactiva

RADIACTIVIDAD NATURAL Introducción. Estabilidad nuclear. Ley de desintegración radiactiva. Constantes radiactivas. Desintegración alfa, beta y gamma. Series radiactivas. Equilibrio radiactivo.

RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL Introducción. Tipos de desintegración artificial. Reacciones nucleares. Fusión y fisión nucleares. Producción de radionúclidos de vida corta. Bases físicas de la Medicina Nuclear.

Objetivos específicos ƒ Analizar el concepto de estabilidad nuclear. ƒ Enumerar los tipos y las propiedades características de las partículas radiactivas emitidas por los núcleos radiactivos. ƒ Recordar que en las transformaciones nucleares se verifican los principios de conservación de carga, energía, momento lineal y momento angular. ƒ Explicar los procesos nucleares que originan las emisiones alfa, beta y gamma. ƒ Formular la ley de desintegración radiactiva. ƒ Interpretar el significado de la constante de desintegración. ƒ Definir el periodo de semidesintegración y la vida media de un radioisótopo. ƒ Relacionar la constante de desintegración con el periodo de desintegración y con la vida media. ƒ Distinguir entre los periodos de semidesintegración físico, biológico y efectivo. ƒ Enumerar las familias radiactivas naturales. ƒ Explicar en que consiste el equilibrio radiactivo. ƒ Distinguir entre equilibrio radiactivo transitorio y permanente. ƒ Explicar en que consiste la producción de radionúclidos de vida corta. ƒ Interpretar el concepto de órgano crítico. ƒ Enumerar los diferentes tipos de desintegración artificial. ƒ Describir e interpretar los esquemas de desintegración de los siguientes procesos nucleares: emisión beta menos, captura electrónica, conversión interna, emisión de neutrones y transición isomérica. ƒ Explicar las características fundamentales de la reacción nuclear. ƒ Describir los conceptos de resonancia y sección eficaz.

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  1. Frecuentemente, en algunos elementos se produce la escisión de un núcleo en dos fragmentos muy desiguales según el esquema: X = Y + (energía / partícula / carga) + fotón
  2. La masa de la ( partícula / carga / energía) es ( mayor / menor) que la del núcleo residual Y. La presencia del fotón (es / no es) constante. Se dice que el núcleo X es (estable / radiactivo / frágil)
  3. El fenómeno de la radiactividad (natural / artificial) fue descubierto por (Becquerel /Curicúlasun) (accidentalmente / intencionadamente) en (1914 / 1902 / 1896) un año (después / antes) que los rayos ( X/ γ).
  4. Becquerel encontró que muchas sales de uranio presentaban la emisión (estimulada / espontánea) de (partículas / radiación / luz) sin que el material fuera previamente (calentado / frotado / iluminado) por la luz solar. Es decir, esta emisión no estaba asociada a la (fluorescencia / fosforescencia) del material.
  5. Pierre y Marie Curie pusieron de manifiesto que la radiación emitida por el uranio (ioniza / no ioniza) al aire situado entre dos placas metálicas con carga opuesta denominada cámara (de gas / eléctrica / de ionización). Posteriormente, descubrieron que el polonio y el (uranio / radio / indio) emitían (igual / más / menos) radiación que el uranio.
  6. La emisión de radiación por distintos elementos (no era / era) afectada por las condiciones físicas o químicas del elemento radiactivo lo que condujo a la conclusión de que la radiactividad es una propiedad (intrínseca / extrínseca) de los átomos / núcleos / elementos).
  7. El comportamiento de la radiación emitida por un (radionúclido / núcleo estable) a campos eléctricos y magnéticos y el estudio de su absorción por diversos materiales pusieron de manifiesto la existencia de (una / dos / tres) componentes en la emisión radiactiva.

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  1. La constante de desintegración es una constante característica de cada (emisión / radioisótopo / isótopo). Representa la (frecuencia / probabilidad) de que un núcleo dado de ese elemento se desintegre en la unidad de (tiempo / masa) Se expresa en unidades de (masa /número de átomos / tiempo -1^ ).
  2. (El periodo de semidesintegración / la vida media) se define como el tiempo que tarda en reducirse a la mitad (100 / 10 / una cantidad cualquiera) de un elemento radiactivo. Se expresa en unidades de (masa / tiempo / espacio) y está relacionado con la constante de desintegración mediante la expresión: T =
  3. A la esperanza de vida que tiene un átomo de un isótopo (radiactivo / químico) se le llama (periodo / vida media). (Es / No es) un valor constante para cada radioisótopo. Se mide en unidades de (tiempo / energía / masa) y está relacionada con la constante de desintegración mediante la ecuación: θ =
  4. La actividad de un isótopo radiactivo se define como el número de desintegraciones por unidad de (masa / tiempo / volumen) En el sistema internacional se mide en (des / (des/s) / (des/s^2 )) y a esta unidad se le llama (Curio / Becquerel / Gray). El curio es una unidad de (energía / dosis / actividad) y equivale a (3,7.10 10 eV / 3,7.10^10 Bq / 7,4 Gray)
  5. La actividad de un isótopo radiactivo nos proporciona información sobre (la energía / el número de átomos desintegrados) en la unidad de (masa / tiempo). Es decir, una (dosis / energía / actividad) de 1 mCi (produce / no produce) los mismos efectos si se debe a un emisor de partículas α que si se debe a un emisor γ.
  6. El periodo (efectivo / físico) es el tiempo que tarda en reducirse a la (mitad / cuarta parte) la radiactividad dc una sustancia existente en el organismo. A esta reducción contribuyen la desintegración física T y la (eliminación / desintegración) biológica.
  7. Cuando se suministra una sustancia radiactiva, generalmente (se / no se) distribuye uniformemente por todo el organismo. Lo normal es que haya un órgano que alcance una (carga / concentración / energía) por gramo de tejido (inferior / superior) a los demás. A este órgano se le llama (crítico / eficaz / efectivo) y (depende / es independiente) de la

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forma química en que se administra el radioisótopo.

  1. Los átomos de una sustancia radiactiva experimentan un proceso de desintegración (estimulada / espontánea) que da lugar, junto a la radiación (absorbida / emitida), a la formación de un nuevo (núcleo / protón) que (puede / no puede) ser inestable Si este nuevo (núcleo / protón) es inestable se desintegrará transformándose en otro (núcleo / protón). Al conjunto de átomos ligados entre si por sucesivas desintegraciones se les denomina (camino / serie) o (carga / familia) radiactiva.
  2. Una (carga / familia) o (camino / serie) radiactiva está constituida por un elemento inicial denominado (viejo / precursor / primero) y los subsiguientes productos de desintegración, que incluyen hasta el último descendiente, que es (inestable / estable). En las familias radiactivas naturales el último elemento es un (isóbaro / isótopo / isómero) del (hierro / plomo / indio).
  3. En la actualidad, se conocen (dos / tres / cuatro) series radiactivas: (uranio-actinio /radio- plomo / uranio-radio / iridio-plomo / torio-plomo).
  4. La familia del (uranio-torio / uranio-radio / uranio-actinio) tiene por elemento primario al u^238 y todos los componentes de la serie tienen un número másico igual a (A=4n / A=4n+1 / A=4n+2), siendo n: número natural comprendido entre (59-51 / 60-40 / 61-51)
  5. Todos los elementos de una serie radiactiva natural (tienen / no tienen) el mismo periodo de semidesintegración. El elemento primario de la serie (tiene / no tiene) siempre mayor periodo de semidesintegración que cualquiera de los elementos de la familia.
  6. En la familia radiactiva del uranio-actinio el elemento primero es el (U-238 / U-235 / Ac- 227). Todos los elementos de esta familia poseen un número de masa igual a (4n-1 / 4n+2 / 4n+3) siendo n un número natural
  7. Existe una familia radiactiva artificial cuyo elemento padre es el (plutonio / neptunio / torio) y cuyos componentes tienen número de masa igual a 4n+1 .Esta serie termina en el elemento (plomo / bismuto / hierro).
  8. El periodo de semidesintegración del Neptunio-237 es (relativamente pequeño / relativamente grande / del mismo orden) que el periodo de semidesintegración del Uranio-238. Simultáneamente, el periodo del Np-237 es relativamente (pequeño / grande) en comparación con la vida calculada para el universo.

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vida (larga / corta / mediana) ya que (disminuye / aumenta) la cantidad de (actividad / carga / energía) absorbida por el paciente.

  1. Los reactores nucleares y los ciclotrones han hecho posible la producción masiva de radionúclidos artificiales. No obstante, para disponer de la ( energía / actividad / masa) necesaria para la detección del radionucleido o para lograr la acción biológica deseada, se ha ideado un recurso que permite la producción de estos radionúclidos en el momento de su utilización. Estos dispositivos reciben el nombre de (aceleradores / ciclotrones / generadores).
  2. Un ( acelerador / generador / ciclotrón) contiene un recipiente de (acero / vidrio / ron) recubierto por un envase de (oro / hierro / plomo), que actúa como blindaje, en cuyo interior está el radionucleido (padre / hijo / madre) absorbido en aluminio pulverizado.
  3. En un generador dc radionucleidos de vida corta, después de inyectar el (producto / eluyente / reaccionante) para obtener el radionucleido (padre / hijo), la actividad del radionucleido hijo crece (rápidamente / lentamente) y la del radionucleido padre decrece (rápidamente / lentamente) hasta que se consigue el equilibrio radiactivo, en donde se igualan las (actividades / energías / densidades) de ambos.
  4. Cite los sistemas de generador más utilizados en Medicina, indicando cual es el radionucleido padre hijo. a) Molibdeno-Plomo b) Molibdeno-Tecnecio c) Estaño-Sioux d) Estaño-Indio
  5. La radiactividad artificial fue descubierta por (Roentgen / Becquerel / Curie / Pelé) en el año (l915 / 1950 / 1934) al estudiar los efectos del bombardeo de partículas (α / β / γ) en el Al-27.
  6. La desintegración de un radioisótopo artificial se rige por (diferentes / las mismas) leyes que la de uno natural. Las formas de desintegración pueden ser diferentes. Así, la desintegración de un radioisótopo (natural / artificial) puede realizarse además de por emisión α, β-^ o γ, por emisión de (electrones / positrones) (fotones X / neutrones) (neutrinos / protones) etc.

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  1. Cuando un núcleo emite una (partícula / radiación) α, el nuevo núcleo corresponde (al mismo / a distinto) elemento químico, situado (2 / 4 / 0) lugares (después / antes) en el sistema (internacional de unidades / periódico / periférico) de los elementos.
  2. La partícula α tiene una gran (estabilidad / inestabilidad) ya que tiene una masa (pequeña / grande) en comparación con la suma de las masas de los (electrones / protones / nucleones / neutrones) que la constituyen, es decir la partícula α tiene una gran energía de (enlace / excitación / ionización).
  3. La energía cinética asociada a la emisión de una partícula α es siempre (mayor / menor) que la energía liberada en la desintegración, ya que el núcleo residual (permanece constante /permanece quieto / retrocede) según los principios de conservación de la (carga / energía), y del momento (angular / lineal)
  4. El estudio detallado de las radiaciones α muestra que ciertos emisores (no tienen / tienen) varias energías de desintegración. Esto es debido a que el núcleo residual (puede / no puede) quedar en diferentes niveles de (carga / energía / frecuencia) en lugar de pasar directamente al estado (metaestable / inestable / fundamental / iónico)
  5. El espectro de energías para la emisión α es un espectro de rayas en los que están representados en número (finito / infinito) los valores de las energías (continuas / discontinuas)
  6. En general las (energías / frecuencias / cargas) de las partículas α varían, aproximadamente, entre 4 y 9 MeV, por lo que se dice que son (poco / muy) (importantes / energéticas / flamencas).
  7. la emisión de partículas α (suele / no suele) estar seguida por la emisión de un fotón (X / visible / γ). Junto a la partícula alfa (se / no se) emite un neutrino.
  8. Las partículas beta son (electrones / fotones / protones) emitidos por el (átomo / núcleo atómico).

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  1. La (carga / masa) del antineutrino deberá ser (grande / pequeña / muy pequeña) respecto a la de una partícula beta, a fin de respetar el principio de conservación de la (energía / del momento lineal / carga / del momento angular).
  2. La emisión de (una partícula / un fotón) gamma por un núcleo ((aumenta / disminuye) en una unidad / no varía) el número atómico del elemento, y ((aumenta/disminuye) en una unidad / no varía) el número de masa.
  3. Cuando un núcleo radiactivo se desintegra por emisión de una partícula (gamma / beta / X) el nuevo núcleo formado (puede / no puede) encontrarse en un estado excitado. Si se encuentra en un estado excitado (puede / no puede) pasar al estado (ionizado / fundamental) por (absorción / emisión) de (radiación / partículas) gamma.
  4. Al proceso representado en la reacción: 137mBa--------- 137 Ba + γ se le llama (captura electrónica / transición isomérica). El espectro de energía de la radiación emitida es (continuo / discontinuo)
  5. Cuando un electrón es capturado por el núcleo, el número de masa del núcleo (aumenta en 1 / disminuye en 1 / permanece constante) y su número atómico (aumenta en 1 / disminuye en 1 / permanece constante). Es decir, se origina un (isómero / isóbaro / isótopo) del núcleo inicial.
  6. La partícula beta+^ tiene la misma masa que un (neutrón / protón / electrón / neutrino) y la misma carga que un (neutrón / protón / electrón / neutrino). Recibe el nombre de (betatrón / positrón) y es la antipartícula del (neutrino / electrón / neutrón).
  7. Para explicar la emisión de positrones por parte de un núcleo radiactivo (natural / artificial) hay que admitir la transformación de un (neutrón / protón) del núcleo en un (neutrón / protón) y un (neutrón / protón / positrón). Así, el nuevo núcleo formado tiene un número atómico (una unidad mayor / una unidad menor / igual) que el núcleo inicial.
  8. Mientras que un neutrón exterior a un núcleo puede experimentar desintegración β-^ para dar un (protón / positrón), puesto que la (masa / energía / carga) del primero es (mayor / menor)

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que la del segundo, el (protón / positrón), más ligero, no puede transformarse en un neutrón excepto (dentro / fuera) del núcleo.

  1. Al igual que ocurría en la emisión β-, la energía que se libera en la desintegración β+^ se va a repartir fundamentalmente entre las partículas (neutrón / positrón / antineutrino) y (neutrón / positrón / neutrino). El núcleo (residual / precursor), por tener una masa (grande / pequeña) en comparación con la de estas partículas, llevará (mucha / muy poca) energía. El espectro de energía de las partículas β+^ es (discontinuo / continuo), lo que indica que pueden tener (sólo unos valores determinados de energías / cualquier valor de energía entre cero y un valor máximo).
  2. Otra forma de estabilizarse los radioisótopos (naturales / artificiales) con exceso de (protones / neutrones) en su núcleo es mediante el proceso denominado captura electrónica (C.E.) Consiste en que el núcleo absorbe uno de los electrones de las capas más (alejadas del / próximas al) núcleo, generalmente de la capa (K /L / M / N). Este electrón se une con un (positrón / protón / neutrón) nuclear, transformándose en un (positrón / protón / neutrón) y un (positrón / neutrino) que sale del núcleo.
  3. Mediante la captura electrónica, un núcleo radiactivo se transforma en otro que tiene un número atómico (una unidad mayor / una unidad menor / igual). Es decir el resultado, desde este punto de vista, es el mismo que si hubiese emitido (un protón / neutrón / un electrón / un positrón).
  4. (Inmediatamente / bastante tiempo) después de la captura electrónica uno de los electrones de las capas más externas salta a ocupar el (espacio / hueco) dejado por el (protón / electrón) capturado, (emitiendo / absorbiendo) el exceso de energía en forma de radiación (X / gamma) característica. Esta radiación acompañará (algunas veces / siempre) al proceso de captura electrónica.
  5. El espectro de energía de la radiación emitida en la captura electrónica será (continuo / discontinuo) y (característico / independientemente) del radioisótopo que sufre esta transformación.
  6. La conversión interna es una forma de desintegración de radioisótopos (naturales /