Amaro Martínez Raymundo Eric

Martínez Pérez José Brenton

Mendoza Juárez Elías

Santos Flores Jorge

Vázquez Kuri Luis Felipe

El organismo encargado de las definiciones de todas las unidades de medidautilizadas para las radiaciones ionizantes y la radiactividad es la ICRU (InternationalCommission on Radiation Units and measurements).

En la naturaleza hay 92 elementos químicos diferentes, caracterizados cada uno deellos por un átomo con un número determinado de protones en su núcleo, peroque sin embargo pueden tener diferente número de neutrones. En este caso sedice que el elemento químico está formado por diferentes isótopos. Algunos deestos isótopos son estables, es decir el número de neutrones y protones queforman su núcleo permanece invariable con el tiempo, sin embargo otros sonradiactivos

La actividad o radiactividad de un material mide el número de desintegraciones ode radiaciones ionizantes que éste emite por unidad de tiempo. Así se dice que unmaterial tiene un Bequerelio (1 Bq) de actividad, si realiza una desintegración porsegundo. Cuando los materiales son muy radiactivos, este fenómeno se mide enCuries (Ci), así se dice que un material tiene un Curies (1 Ci) de actividad, si realizatreinta y siete mil millones de desintegraciones por segundos.

El rad es una unidad de medida de la dosis de radiación absorbida. Serelaciona con la cantidad de energía absorbida por un material, y puede serutilizada para cualquier tipo de radiación y para cualquier material. Se definecomo la absorción de 100 ergios por gramo de material. A pesar de lasventajas reseñadas, no describe los efectos biológicos de las diferentesradiaciones. Por ello se describió el rem (rad equivalent man). Es una unidadutilizada para cuantificar los efectos biológicos de la radiación.

No todas las radiaciones tienen el mismo efecto biológico, incluso con lamisma cantidad de dosis absorbida. Para determinar la dosis equivalente -rem- hay que multiplicar la dosis absorbida en rads por un factor de calidad q,propio de cada tipo de radiación. Para las radiaciones electromagnéticas, elrad y el rem coinciden en su valor, puesto que se les asigna un valor q de 1. Lasdosis suelen expresarse en términos de milésimas de rem, o mrem.

Unidades de cantidad

El Gray (Gy) es una medida de la dosis absorbida. Como el rad, su equivalente en elsistema tradicional, puede utilizarse para cualquier tipo de radiación, y para cualquiermaterial. Un Gray es igual a un Julio de energía depositado en un kilogramo demateria. Como el rad, no describe los efectos biológicos de la radiación. La dosisabsorbida se expresa a menudo en centésimas de Gray o centigrays. Un Gy esequivalente a 100 rads.

El Sievert (Sv) es una unidad utilizada para describir la dosis equivalente en efectosbiológicos. Es pues paralela al rem, y equivalente a 100 rem. A menudo debeutilizarse en unidades fraccionarias, hasta de millonésimas de Sievert, o micro-Sievert. 1 Sv es equivalente a un julio por kilogramo (J kg-1). Esta unidad da un valornumérico con el que se pueden cuantificar los efectos estocásticos producidos por lasradiaciones ionizantes. Se utilizó este nombre en honor al físico sueco Rolf Sievert.

La unidad del Sistema Internacional de Unidades utilizada para medir laactividad radiactiva es el Berquelio (Bq) y equivale a una desintegración porsegundo.

El Curio (Ci) es también una unidad de radiactividad, que aún sigue siendoutilizada en algunos países. Debe su nombre a los físicos y químicos Pierre yMarie Curie.

Representa la cantidad de material en la que se desintegran 3,7 × 1010 átomospor segundo, o 3,7 × 1010 desintegraciones nucleares por segundo, que es más omenos la actividad de 1 g de 226Ra (isótopo del elemento químico radio).

La equivalencia entre ambas es:

1Ci= 3,7 × 1010Bq

La actividad radiactiva específica de un gas radiactivo como el gas radón se midepor unidad de volumen y se mide en Bq/m3 ó pCi/l.

En este caso la equivalencia es:

1pCi/l= 37Bq/m3

Unidades de concentración

El Roentgen es una unidad utilizada para la medición de la exposición a laradiación. Solamente puede ser usada con propiedad para medir cantidadesde radiación ionizante electromagnética, es decir, rayos gamma o X, ysolamente en el aire. Un roentgen es la energía radiante que deposita 2.58 *104 culombios por kilogramo de aire seco. Es realmente una medida de laionización existente en las moléculas de una masa de aire. A pesar de lasmencionadas limitaciones, la ventaja de esta unidad es que es fácil de medirde forma directa.

Unidades de radiacion

Se distinguen tres tipos de radiaciones, clásicamente desintegradas por lasletras griegas alfa, beta y gamma. La prospección geofísica de mineralesradiactivos esta basada en la detección de estas radiaciones por medios físicos.En las investigaciones geofísicas, sólo pueden detectarse normalmente losrayos gamma, puesto que las partículas alfa y beta son detenidas fácilmentepor la materia.

Radiación Alfa

Las partículas alfa están constituidas por núcleos de helio son de naturalezacorpuscular, teniendo carga eléctrica positiva. La velocidad de expulsivo de estaes muy elevada y en consecuencia, debido a su masa y velocidad, estaspartículas están dotadas de gran energía y son verdaderos proyectiles lanzadossobre la materia que las rocas y son frecuentemente ionizantes, pero al mismotiempo, a causa de su tamaño resultan fácilmente frenadas por choquessucesivos con la misma materia que las rocas, alcanzando pronto un estadopasivo como neutro de helio; por esta razón, sólo pueden atravesar unos pocoscentímetros de aire y son detenidos por una hoja de papel, no siendo practicodetectar la radiación alfa en la prospección.

Radiación Beta

Las radiaciones son simplemente electrones, con carga negativa y masa un pocoreducida. Son emitidos por algunos elementos radiactivos con velocidad muyvariable. Debido a su pequeño tamaño tienen grandes posibilidades de pasar depenetración resulta muy superior al de las radiaciones alfa, siendo por elcontrario menor su capacidad de ionización debido a sus reducidas ocasionespara expulsar electrones. Las radiaciones beta precisan para su detección, unadelgada lamina de plomo, placas de aluminio de 5mm de espesor, algunoscentímetros de arena y el aire su alcance es de unos 2 metros.

Radiación Gamma

Los rayos gamma son radiaciones electromagnéticas de la misma o igual naturalezay velocidad que la luz y los rayos X, pero con mucha mayor energía y por lo tanto,con frecuencia mas elevada, por lo general, pero no siempre, son observadas juntocon la emisión de partículas alfa y beta.

La ausencia de masa en los rayos gamma, dificulta su colisión con los elementos deotros átomos para su expulsión y en consecuencia, su poder ionizante es muyreducido, pero no nulo, en tanto que la capacidad de penetración es mucho máselevada que la de las partículas alfa y beta. Los rayos gamma pueden atravesarvarios centímetros de plomo, hasta 30 centímetros de roca y varias decenas demetros de aire.

Como los rayos gamma son los más penetrantes de los tras tipos de radiaciones, losinstrumentos de prospección están principalmente para descubrir minerales.

Rayos Cósmicos

Además de las tres clases de radiaciones emitidas por las sustanciasradiactivas existentes en nuestro planeta, se deben considerar otras,denominadas rayos cósmicos, que llegan desde el espacio exterior y que sonacusadas justamente con aquellos, en los aparatos detectores. Originalmenteson las partículas llamadas rayos cósmicos primarios, que se transforman enlos rayos cósmicos secundarios y son de dos tipos: unos están formados porelectrones y fotones, que poseen gran energía y los otros son los mesotronesconstituidos por partículas cuya mas es 200 veces mayor que la del electrón,pero con igual carga eléctrica que este

Al igual que los instrumentos más analítico, el espectrómetro de masas (MS) encontróinicialmente usar como un sistema de investigación.

En los últimos años, la MS se ha convertido en una alternativa útil para el detectorde radiación para la medición de radionúclidos de vida más largo.

La EM se ha utilizado para medir los átomos radiactivos con promedio mayor de 10años porque el número de estos átomos en relación con su velocidad dedesintegración es proporcional a la vida media

Los esfuerzos en la aplicación de espectrometría de masas para la medición deradionucleidos están dedicados a lograr la detección de un pequeño número deátomos. La cuestión crucial es si un isótopo que tiene, digamos, 106 átomos en ungramo de sólido o líquido puede ser detectado y cuantificar la presencia por MScon presencia de 1021 átomos y moléculas de otros isótopos, incluyendo muchoscon casi la misma masa.

Los espectrómetros de masas analizan iones gaseosos mediante la separaciónde iones con diferentes masas y proporciones de carga(m / z; donde z es la carga de iones) y la detección de estos iones separados.Los datos producidos son en forma de iones de intensidad en masas deiones especificado.

El primer paso en este análisis es la preparación de la muestra. El punto esponer el analito en una forma que es a la vez compatible con el instrumento y libre deimpurezas. A continuación, se necesita un sistema para introducir la muestra en elinstrumento.

El espectrómetro de masas en sí está compuesto por el siguiente equipo, a travésque la muestra se mueve con el fin de lograr el análisis:-una fuente de iones para volatilizar e ionizar el analito de interés.-un analizador de masas para realizar la separación de masas de los iones.-un detector de iones para detectar los iones separados.-una cámara de vacío con bombas de vacío y equipos asociados paraalbergar instrumentos Cada uno de los instrumentales tiene un control electrónico parauna operación y de adquisición de datos.

En química analítica un analito es el componente (elemento, compuesto o ion) de interés analítico de una muestra.

Casi todos los tipos de muestras requieren una preparación para convertir elanalito de interés de tal forma que sea fácilmente insertado en un espectrómetrode masas para el ensayo isotópico. Aunque las muestras gaseosas se inyectandirectamente en la fuente para el instrumento, purificación y separación conmetales reactivos (también llamado captadores), cromatografía de gas, y medioscriogénicas de separación puede ser requerido. Unos pocos relativamentelíquidos puros y sólidos volátiles pueden ser vaporizado directamente, pero lamayoría de los líquidos y sólidos se procesan por medios químicos para prepararsoluciones para el ensayo. Para los sólidos, se deben tomar medidas para disolverla muestra; calcinación también puede ser necesaria para eliminarmaterial orgánico.

Cuando se utiliza MS como el método de detección, una impureza se define como un material que tiene una masa parecida a la del analito de interés.

Instrumentos disponibles en el mercado utilizan casi exclusivamente cuadrupolo omagnéticos el análisis del sector, un instrumento de trampa de iones de ICP se vendeen Japón y que los intentos de han realizado para comercializar un ICP-TOF-MS.

Cuadrupolo instrumentos en general cuestan menos que los de sector magnético decampo basados en instrumentos qe proporcionan una resolución adecuada,estabilidad, velocidad, precisión y exactitud.

De alta resolución de sector magnético instrumentos pueden resolver muchas delas interferencias espectrales se encuentran en ICP / MS, pero más amenudo comprado por su alta sensibilidad en los modos de baja resolución, así como sucapacidad para realizar múltiples series de isótopo . Para abordar el problema de lasinterferencias isobáricas, una alternativa a la de masas de alta-resolución de alimentaciónes el colisión / reacción celular (CRC), que se inserta entre la fuente de iones y masaanalizador de química para eliminar las especies que interfieren.

El método CRC-ICP/MS abre nuevos campos de aplicación del CP / MS, como biológicaestudios con fósforo, azufre y otros elementos que eran difíciles depara resolver de interferencias.

Se han encontrado amplio uso en física nuclear, control no destructivo de lacomposición química de los materiales, minerales, productos acabados ysemiacabados, en los métodos de física nuclear de exploración de yacimientosminerales, en la medición de espesores, en la detección de defectos, y muchos otrasáreas de la industria.

Sin embargo, a pesar del amplio uso de muchas formas de sistemas radiométricostodavía no existe un ampliaoptimización experimental de sus parámetros con respecto a la minimización del errorde seguimiento total.

La selección y justificación de los criterios de minimización, la representaciónde los datos iníciales sobre el objeto con cual trabajamos, la prescripción de losparámetros optimizados y las restricciones sobre ellas, el desarrollo de un estándar, asícomo el procedimiento empleado.

Para los parámetros optimizados en la forma de una sensibilidad correspondientede factores perturbadores(tecnológica, por ejemplo, el tamaño de grano del material, elespacio de aire, una zona intermedia, irregularidades superficiales, y asísucesivamente), el medio que lo rodea (humedad, temperatura y contenido depolvo de aire),aparatos de medida ( la tensión de alimentación), y así sucesivamente.

Los datos iníciales sobre el objeto de supervisión están representados en forma de unconjunto de medida y Xi influye en los parámetros de Xj, su rango devariación ΔXi y ΔXj, las expectativas de matemáticas Ẋi y Ẋj, las variaciones [σ(Xi)]

2

y [σ(Xj)]2, las ecuaciones de regresión entre la correlación de los parámetros

de y condiciones de variación, correlacionada con los parámetros demedidos influyentes σil

2 y σjl2 .

El criterio σ está representado en una forma conveniente para la optimización experimental

La sensibilidad al contenido de los componentes en cualquier canal ( tres canales) es:

El valor de sigma se calcula:

l:espesor del filtro

Un detector de espectrometría y selector de diferencial de amplitud de pulso (1 por rango)con la parte inferior y superior regulable los límites de selección (para variar E 2 y ΔE2) seutilizan para separar varias gamas. Un contador de impulsos se incluye en la salida de cadaselector. Selectores, no se utilizan durante la detección integrada de los rayos gama. Enalgunos casos el uso de un detector de centelleo es inadmisible debido a la dificultad deprevención de chispas y explosiones.

Sustitución del detector de centelleo con el contador geigerproporciona la detección partículas, pero luego disminuye la tasa de recuento, que para laconstante Q disminuye la velocidad de operación.Un detector de compuesto que consta de 72 pequeños contadores de tipo SBM-2 altamenteestable ! ha sido desarrollado con el fin de evitar chispas mientras sigue funcionando con lavelocidad requerida. Los contadores están montados en un cilindro de 60 mm de diámetro yse llena con el compuesto epoxi sólo en el lado del ánodo. Esto es necesario en muchos casoscon el fin de evitar chispas, quehace que sea posible utilizar el aparato en recintos con peligro de explosión (ejes de viento ysecciones, fábricas de enriquecimiento, dispositivos geofísicos para la exploración de carbón yde petróleo, coque-química y plantas de procesamiento de petróleo y muchos otros)

Epoxi , también conocido como poli epóxido , es un termoestable polímero formado a partir de la reacción de un epóxido "resina" con poliamina "endurecedor".

Contador Geiger es un instrumento que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar. Es un detector de partículas y de radiaciones ionizantes.

• El análisis radiométrico o datación radiométrica es el procedimiento de cálculo de la edad absoluta de rocas, minerales y restos orgánicos. En los tres casos se analizan las proporciones de un isótopo padre y un isótopo hijo de los que se conoce su semivida o vida mitad. Ejemplos de estos pares de isótopos radiactivos pueden ser el K/Ar, U/Pb, Rb/Sr, Sm/Nd, etc.

• El carbono-14, es comúnmente utilizado para datación de restos orgánicos relativamente recientes.

• El isótopo usado depende de la antigüedad de las rocas o restos que se quieran datar. Por ejemplo, para restos orgánicos de hasta 60.000 años se usa el carbono-14, pero para rocas de millones de años se usan otros isótopos de semivida más larga.

Se constituye principalmente de las tres unidades siguientes: (1) Fuente de un rayo de iones cargados positivamente (2) Campo magnético (3) Colector de los iones

Para el análisis de una muestra sólida se coloca una sal del elemento en un filamento, que se introduce en la fuente iónica. El filamento de Ta, Re o W se calienta eléctricamente a una temperatura suficientemente alta para traspasar el elemento en la fase gaseosa causando la ionización de la muestra gaseosa. Los iones generados de esta manera se aceleran en un campo de alto voltaje y por medio de placas de rendijas se les enfoca en un rayo. El rayo iónico entra en un campo magnético generado por un electroimán, cuyas expansiones polares están formadas y ajustadas de tal manera, que las líneas de fuerza magnética están perpendiculares con respecto a la dirección de propagación de los iones.

El campo magnético desvía los iones de tal modo, que los iones siguen trayectorias circulares, cuyos radios son proporcionales a las masas de los isótopos, es decir los isótopos más pesados están desviados menos y los iones más livianos están desviados más. Las expansiones polares están formadas de tal modo, que al salir del campo magnético los rayos iónicos convergen.

Los rayos iónicos separados siguen la trayectoria pasando por el tubo analizador hasta llegar al colector, donde se proyecta una imagen de la rendija de la fuente por medio de un efecto iono-óptico del campo magnético. El colector iónico se compone de una copa metálica, que se ubica detrás de la placa de rendija. El voltaje de aceleración de la fuente y del campo magnético se ajusta de tal modo, que uno de los rayos iónicos es enfocado por la rendija del colector, mientras que los demás rayos iónicos chocan con la placa de rendija puesta unida a tierra o con las paredes metálicas del tubo analizador y resultan neutralizados.

El rayo iónico captado por el colector es neutralizado por los electrones, que pasan por el colector y por un resistor de 1010 a 1012 ohm. La variación del voltaje generado entre los términos del resistor se amplifica y se la mide por medio de un voltímetro análogo o digital. Usualmente se registra las señales por medio de un registrador de cinta sin fin.

El análisis de masa de un elementos obtiene variando el campo magnético o el voltaje de aceleración de tal manera que los rayos iónicos separados son enfocados consecutivamente hacia el colector. La señal resultante se registra. Se constituye de una serie de máximos y mínimos, que en conjunto forman el espectro de masa del elemento. Cada alto representa una proporción discreta de masa y carga que posibilita la identificación de cada isótopo presente en el espectro de masa. El tamaño del alto es proporcional a la abundancia relativa de este isótopo.

Los métodos de fechamiento de rocas absolutos, se basan en la desintegración radioactiva de algunos isótopos. Los isótopos son átomos de un elemento que contienen diferente número de neutrones en su núcleo y en consecuencia su masa atómica es dieferente.

Por ejemplo el núcleo del 14C, tiene 6 protones y 8 neutrones a diferencia del núcleo del 12C que cuenta con 6 protones y 6 neutrones. Conociendo la tasa de desintegración radioactiva y cuantificando la concentración de sus productos es posible determinar edades geológicas, por ejemplo el tiempo que ha transcurrido desde una erupción volcánica.

Existen diferentes “geocronómetroso relojes geológicos”, por ejemplo:

Su aplicación depende de la rapidez de desintegración radiactiva y la abundancia de los elementos “padre” e “hijo” en las rocas. El geocronómetro de K-Ar es uno de los mas usados para fechar rocas volcánicas, plutónicas, metamórficas y algunos minerales sedimentarios. La vida media del 40K (1,250 Ma) permite utilizar este geocronómetro para determinar un amplio rango de edades, desde rocas de menos de 1 millón de años, hasta rocas que se formaron en las etapas iniciales de la consolidación de nuestro planeta Tierra hace aproximadamente 4,550 Ma.

Para fechar una muestra de roca es necesario determinar la concentración de los isótopos padre (P) e hijo (H), y resolver la ecuación:

donde , es la constante de decaimiento radiactivo

La metodología que se conoce como K–Ar convencional, consiste en la cuantificación del potasio por métodos analíticos tradicionales y el análisis isotópico de argón (un gas noble) por espectrometría de masas. Sin embargo, un camino alternativo consiste en la cuantificación simultánea de estos elementos por espectrometría de masas, para esto se transforma el 39K (uno de los isótopos del potasio) en 39Ar, bombardeando las muestras de roca, con neutrones en un reactor nuclear. Las muestras irradiadas se analizan por espectrometría de masas y las concentraciones encontradas sirven para resolver esta ecuación

que representa la base del método de fechamiento conocido como 40Ar-39Ar. El factor “J”, depende de las condiciones de irradiación, por ejemplo, tiempo de irradiación, flujo de neutrones, etc.

Tipo ms 10

Tipo VG 400