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¿Qué es la capa de valor medio? – Rayos X – Definición

La capa de valor medio expresa el espesor del material absorbente necesario para reducir la intensidad de la radiación incidente en un factor de dos. Capa de valor medio: rayos X

Los rayos X , también conocidos como radiación X , se refieren a la radiación electromagnética (sin masa en reposo, sin carga) de altas energías. Los rayos X son fotones de alta energía con longitudes de onda cortas y, por lo tanto, de muy alta frecuencia. La frecuencia de radiación es un parámetro clave de todos los fotones, porque determina la energía de un fotón. Los fotones se clasifican según las energías, desde las ondas de radio de baja energía y la radiación infrarroja, pasando por la luz visible, hasta los rayos X de alta energía y los rayos gamma .

La mayoría de los rayos X tienen una longitud de onda que varía de 0,01 a 10 nanómetros (3 × 10 16 Hz a 3 × 10 19 Hz), lo que corresponde a energías en el rango de 100 eV a 100 keV. Las longitudes de onda de los rayos X son más cortas que las de los rayos UV y, por lo general, más largas que las de los rayos gamma. La distinción entre rayos X y rayos gamma no es tan simple y ha cambiado en las últimas décadas. Según la definición actualmente válida, los rayos X son emitidos por electrones fuera del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo .

Capa de valor medio

capa de valor medioLa capa de valor medio expresa el espesor del material absorbente necesario para reducir la intensidad de la radiación incidente en un factor de dos . Hay dos características principales de la capa de valor medio:

  • La capa de valor medio disminuye a medida que aumenta el número atómico del absorbente. Por ejemplo, se necesitan 35 m de aire para reducir la intensidad de un haz de rayos X de 100 keV en un factor de dos, mientras que solo 0,12 mm de plomo pueden hacer lo mismo.
  • La capa de valor medio para todos los materiales aumenta con la energía de los rayos X. Por ejemplo, desde 0,26 cm para hierro a 100 keV hasta aproximadamente 0,64 cm a 200 keV.

Capa de valor medio – Ejemplo:

¿Cuánta filtración de agua necesita si desea reducir la intensidad de un haz de rayos X monoenergético de 100 keV ( haz estrecho ) al 1% de su intensidad incidente? La capa de valor medio para rayos X de 100 keV en agua es 4,15 cm y el coeficiente de atenuación lineal para rayos X de 100 keV en agua es 0,167 cm -1 . El problema es bastante simple y se puede describir con la siguiente ecuación:

Si la capa de valor medio para el agua es 4.15 cm, el coeficiente de atenuación lineal es:Ahora podemos usar la ecuación de atenuación exponencial:atenuación de rayos X: problema con la solución

Entonces, el espesor de agua requerido es de aproximadamente 27,58 cm . Este es un espesor relativamente grande y es causado por pequeños números atómicos de hidrógeno y oxígeno. Si calculamos el mismo problema para el plomo (Pb) , obtenemos el espesor x = 0.077 cm .

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Capas de valor medio

Tabla de Capas de Valor Medio (en cm) para diferentes materiales a energías fotónicas de 100, 200 y 500 keV.

Amortiguador 100 keV 200 keV 500 keV
Aire 3555 cm 4359 cm 6189 cm
Agua 4,15 cm 5,1 cm 7,15 cm
Carbón 2,07 centímetros 2,53 cm 3,54 cm
Aluminio 1,59 cm 2,14 cm 3,05 cm
Planchar 0,26 cm 0,64 cm 1,06 cm
Cobre 0,18 cm 0,53 cm 0,95 cm
Dirigir  0,012 cm  0,068 cm  0,42 cm

References:

Protección de radiación:

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  2. Stabin, Michael G., Protección radiológica y dosimetría: Introducción a la física de la salud, Springer, 10/2010. ISBN-13: 978-1441923912.
  3. Martin, James E., Física para la protección radiológica, tercera edición, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13: 978-3527411764.
  4. USNRC, CONCEPTOS DE REACTORES NUCLEARES
  5. Departamento de Energía, Física Nuclear y Teoría de Reactores de EE. UU. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.

Física nuclear y de reactores:

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  2. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
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  5. WSC Williams. Física nuclear y de partículas. Prensa de Clarendon; 1 edición, 1991, ISBN: 978-0198520467
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  8. Departamento de Energía, Física Nuclear y Teoría de Reactores de EE. UU. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
  9. Paul Reuss, Física de neutrones. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Ver también:

Rayos X [ / lgc_column]

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