Identificação de radioisótopos em mineral radiativo

Vista previa del material en texto

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA 
 
Facultad de Ingeniería 
Colegio de Geofísica 
 
Identificación de radioisótopos de un mineral radiactivo a partir 
del radioespectrómetro RS-125 
 
 Tesis 
Que para obtener el título de Licenciatura en Ingeniería Geofísica 
 
Presenta: 
Jenny Arce Hernández 
 
Director de tesis: 
M.C. José Onésimo Filadelfo Aguilar Andrade. 
Co-asesor: 
Dr. Gabriel Juárez Díaz 
Puebla, Pue., Noviembre 2015 
ii 
Resumen 
 
Así como el siglo XIX se caracterizó por la revolución industrial con la invención de 
la máquina de vapor del ingeniero inglés James Watt, el siglo XX se caracteriza 
por el desarrollo de la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Entre los 
diversos caminos que condujeron al desarrollo de la mecánica cuántica fue el 
conocimiento de la radiactividad, un fenómeno que tiene lugar dentro de los 
núcleos atómicos. Al concebir la idea que la radiactividad existe de manera natural 
en el medio ambiente, debido a la abundancia de tres elementos radiactivos: el 
uranio, torio y potasio, y sus productos de desintegración radiactiva, surgieron las 
investigaciones sobre el contenido de dicho material radiactivo en el suelo, agua, 
aire y organismos vivos. 
 
El amplio uso de materiales radiactivos en la medicina, industria y en especial en 
el desarrollo de fuentes de energía y de armas tan potentes como la bomba 
atómica, produjo una mayor importancia en la exploración de elementos 
radiactivos para desarrollarla. Dicha exploración se aboca principalmente en la 
extracción de Uranio como principal fuente energética nuclear y por su principal 
uso en la fisión nuclear para desarrollar radioelementos necesarios en la creación 
de armas nucleares. Entre las herramientas esenciales para la exploración de 
Uranio en las rocas y en los suelos, se tienen los contadores de centelleo y los 
espectrómetros de rayos gamma, los cuales consisten en la medición de la 
radiactividad de las principales fuentes de radiación en las rocas que son el 
Uranio-238, Torio-232 y Potasio-40, además de aportar datos de sus posibles 
concentraciones y dosis para determinar si existe un enriquecimiento de uranio en 
una zona determinada, así como evaluar el daño posible ante la exposición a 
cuerpos de alta concentración de materia radiactiva. 
 
En el presente trabajo se busca identificar los elementos radiactivos presentes en 
un mineral radiactivo, mediante el uso del radioespectrómetro de rayos gamma 
iii 
RS-125 al analizar los espectros de rayos gamma que provee el equipo. También 
se evalúan las dosis de radiación emitida con el objetivo de conocer las 
precauciones necesarias ante el manejo del mineral. 
 
Para el desarrollo del tema es necesario conocer los tipos de radiación, el 
fenómeno de la radiactividad, los elementos radiactivos naturales presentes en las 
rocas, el modo en que se detecta la radiación y la identificación de radioisótopos 
con el radioespectrómetro de rayos gamma RS-125. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
Agradecimientos 
 
Agradezco en primer lugar, a mi asesor de tesis, el M. C. José Filadelfo Aguilar 
Andrade, por su disposición, su confianza, sus orientaciones y sobre todo ello, su 
paciencia en el transcurso de la realización de la tesis. Quien siempre me recibió y 
atendió con ése ánimo característico suyo y de quien jamás me faltaron consejos 
de vida en cada visita con el fin de motivarme y mejorarme. 
A mis maestros Fernando Gómez Ceballos y Montiel Piña, por el apoyo que 
llegaron a brindarme, por su confianza y su disposición para compartir su 
conocimiento siempre que lo precisé. 
Gracias a mi familia quienes han estado conmigo siempre para apoyarme y a mi 
novio por sus palabras para apresurarme y no dejar de luchar. Agradezco a todas 
aquellas personas de quien he recibido mucho ánimo para continuar y culminar el 
trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
v 
Tabla de contenido 
 
Resumen .................................................................................................................. ii 
Agradecimientos ..................................................................................................... iv 
Lista de figuras ....................................................................................................... vii 
Lista de tablas .......................................................................................................... x 
1. Introducción ...................................................................................................... 1 
2. Objetivos........................................................................................................... 3 
2.1. Objetivo general ......................................................................................... 3 
2.2. Objetivos particulares................................................................................. 3 
3. Marco teórico .................................................................................................... 4 
3.1. Antecedentes históricos ............................................................................. 4 
3.2. Descripción del átomo................................................................................ 6 
3.3. Unidades de Energía ................................................................................. 6 
3.4. ¿Qué es la radiación? ................................................................................ 7 
3.5. Las partículas alfa ...................................................................................... 8 
3.6. Las partículas beta ..................................................................................... 9 
3.7. Radiación electromagnética: los rayos X y los rayos gamma .................. 11 
3.8. La radiación de partículas sin carga: neutrinos y antineutrinos ................ 11 
3.9. Ley del desplazamiento radiactivo: series radiactivas.............................. 13 
3.10. Ley del decaimiento radiactivo ................................................................. 15 
3.11. Modo de detección de la radiación: la interacción de los rayos gamma .. 17 
3.11.1. Absorción fotoeléctrica ................................................................... 17 
3.11.2. Dispersión Compton ....................................................................... 18 
3.11.3. Producción de pares ...................................................................... 18 
3.12. La radiactividad en las rocas .................................................................... 19 
3.13. Aspecto biológico de la radiación ............................................................. 24 
3.13.1. Unidades de radiación.................................................................... 24 
3.13.2. Daño por radiación a los sistemas biológicos ................................ 25 
4. Equipo ............................................................................................................ 33 
4.1. Descripción del equipo ............................................................................. 33 
vi 
4.2. Identificación de radioisótopos ................................................................. 35 
5. Medición y datos obtenidos de una muestra de mineral radiactivo con el 
radioespectrómetro RS-125 .................................................................................. 40 
6. Discusión de los datos del mineral radiactivo ................................................. 49 
7. Conclusiones y recomendaciones .................................................................. 55 
Referencias bibliográficas ..................................................................................... 56 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vii 
Lista de figuras 
 
Figura 1. Primer imagen de rayos X en la historia, tomada por su descubridorel 
físico alemán Wilhelm Roentgen a su esposa en 1895. .......................................... 4 
 
Figura 2. Representación de la transición de los elementos en el sistema 
periódico, debido a emisiones de radiación alfa y beta. Modificado de Petriánov, 
1981, p. 51. ........................................................................................................... 15 
 
Figura 3. Mapa de las principales localidades Uraníferas en México. ................... 23 
 
Figura 4. Diagrama del detector de centelleo. Modificado de (11). ....................... 34 
 
Figura 5. Muestra de mano del mineral radiactivo. ............................................... 41 
 
Figura 6. Mineral radiactivo ................................................................................... 41 
 
Figura 7. Ventana del software RSAnalyst, donde se muestran los resultados de 
las dos pruebas de medición realizadas con el mineral. ....................................... 42 
 
Figura 8. Espectro 1 de energías de rayos gamma obtenido de la primer medición 
de la radiación a la muestra de mineral radiactivo. ............................................... 43 
 
Figura 9. Espectro 2 de la segunda medición de rayos gamma de la muestra de 
mineral. ................................................................................................................. 43 
 
Figura 10. Ventana de los datos obtenidos de la medición de radiación de fondo.44 
 
Figura 11. Espectro 3 de energías de rayos gamma de la medición de radiación de 
fondo. .................................................................................................................... 44 
viii 
Figura 12. Gráfica de la calibración de la energía. Cada punto corresponde a los 
picos seleccionados del espectro 1 de energías de rayos gamma de la primera 
medición. ............................................................................................................... 45 
 
Figura 13. Gráfica de las concentraciones de potasio en porcentaje en las dos 
mediciones realizadas a la muestra, se colocan los valores máximos registrados 
en la primer y segunda medición de radiación respectivamente. .......................... 46 
 
Figura 14. Gráfica de las concentraciones de Uranio en partes por millón (ppm) en 
la muestra de mineral, donde se indican los valores máximos obtenidos de la 
primer y segunda medición. .................................................................................. 46 
 
Figura 15. Gráfica de concentraciones Torio en partes por millón (ppm) de la 
primer y segunda medición de la radiación en el mineral. .................................... 47 
 
Figura 16. Cuentas totales donde se muestran las los máximos de radiactividad en 
ambas medidas realizadas a la muestra de mineral. ............................................ 47 
 
Figura 17. Dosis en unidades de nSv/h, obtenidas de la medición de la muestra de 
mineral. ................................................................................................................. 47 
 
Figura 18. Gráfica de la concentración de potasio en porcentaje (%) de la radiación 
de fondo. Su valor máximo se indica en la parte superior derecha. ...................... 47 
 
Figura 19. Concentración de Uranio en partes por millón (ppm) de la radiación de 
fondo. .................................................................................................................... 48 
 
Figura 20. Concentración de torio en partes por millón (ppm) de la radiación de 
fondo. .................................................................................................................... 48 
 
Figura 21. Cuentas totales por segundo en registradas en la radiación de fondo. 48 
ix 
Figura 22. Gráfica de las dosis obtenidas a la exposición de radiación de fondo 
medida en unidades de nano sieverts por hora (nSv/hr). ...................................... 48 
 
Figura 23. Espectro de energías de rayos gamma 1 y 2, en el intervalo de [0,1].. 50 
 
Figura 24. Los picos que coinciden en ambos espectros de la medición del 
mineral, se indican con líneas verticales. .............................................................. 51 
 
Figura 25. La gráfica muestra tres espectros de rayos gamma, el espectro de la 
primer medición del mineral en color café, el espectro de la segunda medición del 
mismo; en color verde, y la medición del background en color azul, ésta última 
puede verse como la base de los picos obtenidos del mineral. ............................ 52 
 
Figura 26. Entre los elementos que pueden atribuirse al background es el Ba-133 
(81 KeV), el Eu-155 (105 KeV) así como el Gd-153 (103KeV). ........................... 53 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
Lista de tablas 
 
Tabla 1. Las series radiactivas, su elemento progenitor y fórmula a la que 
obedecen los valores de masa de los elementos radiactivos. .............................. 14 
 
Tabla 2. Isótopos radiactivos naturales presentes en la litósfera. Obtenida de (7), 
p. 15. ..................................................................................................................... 20 
 
Tabla 3. Concentraciones más comunes de Uranio, Torio y Potasio. ................... 21 
 
Tabla 4. Minerales radiactivos más comunes del Potasio, Torio y Uranio. 
Modificado de (16). ............................................................................................... 22 
 
Tabla 5. Concentración de radioelementos en diferentes tipos de rocas. Modificado 
de (9). .................................................................................................................... 22 
 
Tabla 6. Tasa de dosis de radiación gamma externa de diferentes tipos de rocas. 
Modificado de (7). ................................................................................................. 23 
 
Tabla 7. Unidades de radiación que miden cuatro facetas diferentes de la 
radiación: la actividad de la fuente, la exposición, la dosis absorbida y la dosis 
efectiva equivalente. ............................................................................................. 25 
 
Tabla 8. Fuentes de radiación natural y dosis anuales reportada en 1961 (7) y 
2000 (13). .............................................................................................................. 27 
 
Tabla 9. Principales componentes de la fisión ...................................................... 30 
 
Tabla 10. La lista no debe considerarse que contiene todos, se agregaron 
elementos de la biblioteca de isótopos del manual del espectrómetro RS-220. 
xi 
Modificado de (1), p. 16. Los radionúclidos de aplicación médica son de vida 
usualmente corta, y los radionúclidos Ra-226 y Th-232, por ser usados 
comúnmente en medidores industriales, se integran también a dicha clasificación.
 .............................................................................................................................. 36 
 
Tabla 11. Regiones de interés para la identificación de isótopos en el detector de 
NaI RS-125. .......................................................................................................... 40 
 
Tabla 13. Radioisótopos identificados en los espectros 1 y 2 de energía de rayos 
gamma del mineral. ............................................................................................... 51 
 
 
 
1 
1. Introducción 
El estudio de la radiactividad en el suelo, el aire y el agua forma parte de la 
investigación Geofísica a principios del siglo XX, debido a los descubrimientos y 
uso de los materiales radiactivos en diversos campos de la ciencia y la industria. 
Dicho estudio tiene su origen con el descubrimiento de la radiación nuclear 
existente en rocas y minerales por el científico francés Henry Becquerel en 1896, 
al descubrir que los minerales que contienen uranio emiten unos rayos parecidos alos rayos X (descubiertos un año antes por el científico alemán Wilhelm Röntgen) 
capaces de atravesar materiales gruesos como madera e incluso algunos metales. 
La tarea por comprender tales rayos misteriosos la emprende la primer mujer en 
doctorarse Marie Curie, denominando a tal fenómeno natural como radiactividad, 
cuando halló que el elemento torio también emitía la misma clase de rayos que el 
uranio, a la vez que descubrió (con ayuda de su esposo el científico francés Pierre 
Curie) los elementos polonio y el radio con esa misma propiedad. 
 
Posteriormente con el descubrimiento de otras partículas elementales como el 
neutrón, el positrón, y los isótopos, la radiactividad inducida (cuando sustancias 
que no tienen propiedades radiactivas, las obtienen al tener contacto con 
sustancias radiactivas) y el descubrimiento de la fisión nuclear, hizo que la 
aplicación de la física nuclear en las ciencias de la tierra en general, sufriera 
rápido crecimiento y aceleró el desarrollo de las exigencias tecnológicas que 
requieren de una mejora en los instrumentos de medición para la detección de la 
radiación nuclear o radiactividad, cuya demanda de tales elementos radiactivos se 
hizo importante por las aplicaciones directas a la industria militar, además del 
requerimiento del material necesario para la obtención en particular del uranio, lo 
que hizo necesario emplear métodos de prospección para la exploración de 
depósitos minerales de uranio (como nuevas fuentes de energía) y el petróleo, así 
como permitió la investigación de la radiactividad en el agua, la atmósfera y los 
cuerpos celestes, lo que abrió paso a la radiactividad no sólo en la geología sino 
también en áreas como la oceanografía, la hidrología, meteorología y la salud. 
2 
No obstante, fue a principios de los años veinte, cuando comenzaron a 
presentarse casos de envenenamiento por sustancias radiactivas en los Estados 
Unidos. En los años treinta, en Europa se presentaron muertes de varios químicos 
y técnicos en fábricas por envenenamiento de radio y torio. Y aunque en 1904 se 
inició la investigación de los efectos biológicos que tiene la radiactividad natural en 
los organismos vivos, el estudio sobre las concentraciones de sustancias 
radiactivas y sus efectos cobró más fuerza debido a los casos de 
envenenamientos y muertes ocasionadas por el consumo y manejo de sustancias 
radiactivas. 
 
La emergencia que surgió ante las enfermedades por sustancias radiactivas, 
condujo al avance en las investigaciones relacionadas con los efectos de la 
radiación en el organismo humano, además de que el aumento en el uso de 
sustancias radiactivas originó un incremento en las concentraciones de sustancias 
radiactivas en el ambiente. 
 
Hoy en día, es importante el conocer y controlar la presencia de sustancias 
radiactivas en el ambiente para ayudar en el conocimiento de la contaminación 
radiactiva, prevenir y evitar los riesgos que resultan del manejo de éstas 
sustancias. Para ello es importante conocer tanto las fuentes radiactivas como la 
tasa de dosis ante la energía de radiación emitida. 
 
Con este fin, se identificarán los elementos radiactivos naturales y aquellas 
sustancias radiactivas contaminantes presentes en un mineral, mediante el 
análisis de los espectros de energía del espectrómetro de rayos gamma RS-125, 
así como evaluar las dosis de exposición a la radiación medida, para que con ello 
se brinden las recomendaciones y cuidado necesario ante los valores medidos de 
radiación. 
 
3 
2. Objetivos 
2.1. Objetivo general 
Identificar las fuentes de radiación de una muestra de mineral radiactivo a partir 
del análisis de los datos del radioespectrómetro de rayos gamma RS-125 y 
evaluar las dosis del mineral para establecer recomendaciones ante el manejo y 
uso de dicho mineral. 
 
2.2. Objetivos particulares 
 Conocer el equipo con el objeto de identificar los posibles errores que 
puedan afectar la detección e identificación de radioisótopos. 
 Conocer el procedimiento para la identificación de radioisótopos. 
 Evaluar las dosis emitidas por el mineral radiactivo y establecer 
recomendaciones para el uso y manejo de dicho mineral. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
3. Marco teórico 
3.1. Antecedentes históricos 
La idea que al dividir una sustancia infinitamente, siempre habrá una porción de 
ella que será la misma e inmutable, surgió hace más de dos mil años en algunos 
filósofos griegos, quienes acuñaron el término átomo para referirse a esta partícula 
indivisible. Fue hasta finales del siglo XIX y principios del siglo XX que el estudio 
de la luz y de toda la radiación invisible condujo a la nueva concepción del átomo. 
 
A finales del siglo XIX (con mayor precisión en 1897), la física polaca Marie Curie 
buscaba un tema de investigación para realizar su doctorado y encontró un 
informe del científico francés Henry Becquerel que llamó mucho su atención, 
trataba de un tipo de radiación o luz invisible que podía pasar a través de 
materiales gruesos como papel, madera e incluso 
algunos metales. Se sabía que una placa 
fotográfica virgen se vuelve negra cuando se 
expone a la luz, cuanta más luz recibe más oscura 
se pone, y al colocar dicha placa fotográfica entre 
una persona y ésta nueva clase de radiación, se 
podían obtener imágenes del interior del cuerpo 
humano, la carne era más oscura y los huesos 
más claros. 
 
Figura 1. Primer imagen de rayos X en la historia, 
tomada por su descubridor el físico alemán Wilhelm 
Roentgen a su esposa en 1895. 
 
Llegó a creerse que la exposición de ciertos materiales a la luz solar, era la que 
provocaba la emisión de aquella radiación en dichos materiales, como sucedía con 
las sales de uranio. El físico francés Henry Becquerel fue quien se dio cuenta que 
con la ausencia de luz, la emisión de radiación era la misma. Sin embargo no se 
5 
tenía idea sobre el origen de esos rayos. La tarea por comprender estos rayos la 
emprendió la primer mujer en doctorarse Marie Curie, denominando el fenómeno 
como radiactividad, éste fenómeno debía ocurrir dentro de los átomos, ya que la 
radiación variaba sólo con la cantidad del elemento y era independiente de las 
condiciones físicas o químicas en las que se encontraba la muestra (mojada, seca, 
triturada, mezclada, etc.). También halló que el elemento torio emitía la misma 
clase de rayos que el uranio, y descubrió con ayuda de su esposo el científico 
francés Pierre Curie, los elementos polonio y el radio con esa misma propiedad. 
 
Posteriormente, los descubrimientos de partículas subatómicas como el electrón 
(descubierta por el físico inglés J.J. Thomson en 1897), las cargas positivas 
(descubiertas por el físico alemán E. Goldstein en 1886), el neutrón (descubierto 
por el físico inglés James Chadwick en 1932), la radiactividad inducida (cuando 
sustancias que no tienen propiedades radiactivas, las obtienen al tener contacto 
con sustancias radiactivas, descubrimiento de los físicos franceses Irene Curie y 
su esposo Frederick Joliot en 1934), además de otros descubrimientos como la 
constante h que lleva el nombre de su creador el físico alemán Max Planck, 
obtenida como un truco matemático que ayudó a explicar el fenómeno de la 
radiación del cuerpo negro, resolviendo el problema de la catástrofe ultravioleta y 
posteriormente la explicación del efecto fotoeléctrico de otro físico alemán Albert 
Einstein, quien utiliza dicha constante y le da una interpretación física al declarar 
que la energía sólo se transmite en múltiplos de aquella constante h, lo que se 
denomina como la cuantificación de la energía. Todos estos hallazgos y demás 
descubrimientos, cambiaron la concepción del átomo como una partícula que aún 
puede dividirse, con una estructura que actualmente se define con el modelo 
atómico de la mecánica ondulatoria realizado por el físico austriaco ErwinSchrödinger, el cual está basado principalmente en la propiedad ondulatoria del 
electrón y en la cuantificación de la energía del electrón dentro del átomo. 
 
 
6 
3.2. Descripción del átomo 
El átomo está formado de un núcleo y de uno o más electrones girando a su 
alrededor. La región que ocupa el átomo se considera como una esfera con un 
radio de 10-10m, y su núcleo el de una esfera concéntrica en su interior con un 
radio de 10-14m. A la vez, el interior del núcleo contiene un número de protones y 
neutrones que en conjunción reciben el nombre de nucleones. Aunque el protón y 
neutrón tienen aproximadamente la misma masa, el protón está cargado 
positivamente, y el neutrón (como su nombre lo indica) es eléctricamente neutro. 
Al número de protones que contiene el núcleo se le denomina número atómico y 
se designa por la letra Z. Mientras que, el número de masa indica el número de 
nucleones, es decir, corresponde a la suma de la cantidad de protones y 
neutrones contenidos en un núcleo atómico y se designa por la letra A. Aquellos 
núcleos con un mismo valor de Z y diferente número de neutrones reciben el 
nombre de isótopos o núclidos. Por último, la carga del electrón es negativa y de 
magnitud igual a la carga del protón. 
 
La forma de representar un núcleo atómico es mediante la siguiente manera: 
A
Z X 
Donde X representará el símbolo de un núcleo atómico con valor de carga Z y 
valor de masa A. 
 
3.3. Unidades de Energía 
La unidad de medición de la energía de radiación es el electrón Volt (eV) que se 
define como la energía cinética obtenida por un electrón al ser acelerado a través 
de una diferencia de potencial de 1 volt. 
191 1.602 10eV J  
Por conveniencia, el kiloelectron volt (1keV=103eV) y el megaelectron volt 
(1MeV=106eV) son frecuentemente empleados. 
7 
3.4. ¿Qué es la radiación? 
La radiación se define como rayos o partículas que emiten algunos átomos, como 
resultado de las transformaciones existentes entre las partículas contenidas en 
sus núcleos. Y en general, existen dos tipos de radiación: 
 
La radiación de 
partículas cargadas 
Partículas alfa - Las cuales consisten en la 
emisión de núcleos de 
átomos de Helio. 
 Partículas beta - Consiste en la emisión de 
electrones con velocidades 
cercanas a la velocidad de 
la luz. 
 
La radiación de 
partículas sin carga 
Rayos x, 
rayos gamma 
Radiación electromagnética 
producto del reordenamiento de 
los electrones orbitales dentro de 
un átomo y como producto del 
reordenamiento de las partículas 
contenidas dentro del núcleo 
atómico, respectivamente. 
 Neutrinos 
antineutrinos 
Partículas que son producto de 
una emisión beta negativa y beta 
positiva, respectivamente. 
 
A continuación, conoceremos el procedimiento que hace posible la emisión de una 
partícula radiactiva. 
 
8 
3.5. Las partículas alfa 
Cuanto mayor número de protones están contenidos en el núcleo de un átomo, 
mayor es la cantidad de neutrones necesarios para estabilizar las fuerzas 
repulsivas que existen entre las cargas positivas de los protones. Estos elementos 
son llamados inestables o radiactivos y en ellos es dónde los núcleos atómicos 
sufren transformaciones para volverse, con el tiempo, en elementos estables. La 
emisión de una partícula alfa es el resultado de dicha transformación nuclear que 
se refiere al cambio gradual de un elemento inestable a uno estable. 
 
Una partícula alfa, que consiste en un núcleo de Helio de número atómico 2, y 
número másico 4, cuando es emitida por un elemento radiactivo, dicho elemento 
cambia su valor de carga y masa, y por tanto el elemento se transforma a otro 
distinto. Esto porque la propiedad de un elemento está en función de su valor de 
carga, con esto la emisión de éstas partículas da lugar a la transmutación de los 
elementos. 
 
La emisión de una partícula alfa por un núcleo atómico se describe con la 
siguiente ecuación: 
4 4
2 2

 
A A
Z ZX He Y 
 
En donde un elemento radiactivo X con número atómico Z y número másico A que 
emite una partícula alfa, se transforma a un elemento Y con número atómico Z-2 y 
con un número másico A-4 (debido a que ha perdido dos unidades de carga y 
cuatro unidades de masa por la emisión de una partícula alfa). 
 
Entre el protón y todos los núcleos atómicos que existen, el núcleo del átomo de 
helio es el que tiene la energía cinética suficiente para escapar de un núcleo 
atómico. La probabilidad de emisión de una partícula alfa por un elemento 
9 
radiactivo, se define por la probabilidad que tiene ésta partícula de penetrar la 
barrera de potencial que la mantiene encerrada en el núcleo de un átomo. El 
rango de energía cinética de las partículas alfa es de alrededor de 4 a 6 MeV, 
cuanto menor es la energía cinética de la partícula alfa, mayor tiempo le tomará 
salir de un núcleo atómico, debido a esto el elemento radiactivo tiene un tiempo de 
vida media más larga. Por el contrario, más allá de los 6 MeV, menor es el tiempo 
para que la emisión de partículas alfa suceda, y por tanto el elemento radiactivo 
tiene un periodo de vida media prolongada. 
 
Por otro lado, para valores grandes de carga y masa de la partícula alfa 
comparada con los demás tipos de radiación es mayor, y por ello interacciona 
fuertemente con la materia. Su alto poder ionizante que se refiere a la capacidad 
de expulsar electrones de los átomos con los que choca durante su paso, hace 
que la energía de la partícula se absorba rápidamente a través del medio, debido 
a su colisión con los demás átomos. Esto hace que el poder de penetración o 
alcance de la partícula alfa sea mucho menor que los otros tipos de radiación. 
 
3.6. Las partículas beta 
Las partículas beta son electrones rápidos cuyas velocidades se acercan a 
velocidad de la luz, que al igual que las partículas alfa, son emitidas 
espontáneamente por un núcleo atómico radiactivo o inestable con el objetivo de 
mutar hacia un elemento estable. 
 
La emisión de una partícula beta por un elemento radiactivo se describe en la 
siguiente ecuación: 
1
A A
Z ZX e Y

  
Donde X representa el núcleo del elemento de número atómico Z y número 
másico A, que se transforma en un elemento Y de número atómico Z+1, debido a 
10 
la emisión de una partícula beta. No se considera un cambio en el número másico 
debido a que la masa del electrón es demasiado pequeña, es 1/1837 veces más 
pequeña que la masa del protón y 1/1842 veces menor que la masa del neutrón, 
por tanto no se considera un cambio significante en la masa del átomo. 
 
La transformación de partículas que ocurre dentro de un núcleo del cual se emite 
una partícula beta, sucede de dos formas distintas: 
 
a) Desintegración beta negativa: 
Dentro del núcleo de un elemento radiactivo, un neutrón se transforma en un 
protón, un electrón y un antineutrino, siendo expulsados el electrón y el 
antineutrino inmediatamente después de su creación, quedando dentro del núcleo 
atómico únicamente el protón. 
n p e v   
 
b) Desintegración beta positiva: 
Dentro del núcleo atómico del elemento radiactivo, un protón se transforma en un 
neutrón, un positrón y un neutrino, inmediatamente el electrón y el neutrino son 
expulsados y queda únicamente el neutrón dentro del núcleo. 
 
p n e v   
 
Visto de otra manera, la desintegración beta negativa hace disminuir el número de 
neutrones contenidos en el núcleo, mientras que, la desintegración beta positiva 
aumenta el número de neutrones que contiene un elemento radiactivo. Por otro 
lado, los neutrinos al ser partículas que carecen de carga y masa, su interacción 
11 
con la materia es sumamente débil, logrando pasar sin impedimento alguno a 
través de ella. 
 
3.7. Radiación electromagnética: los rayos X y los rayos gamma 
Como vimos al inicio de éste capítulo, la radiación electromagnética forma parte 
de aquella radiación conausencia de carga eléctrica que se distingue, además de 
otros factores, por su origen. La radiación electromagnética que tiene su origen en 
el átomo, es emitida en forma de rayos X y rayos gamma, la cual corresponde 
dentro del espectro electromagnético a frecuencias mayores a los 1017 hercios. 
Cada cual es resultado de un proceso distinto en el átomo. Los rayos X son 
resultado del reordenamiento de los electrones orbitales en un átomo, y los rayos 
gamma son producto del reordenamiento de las partículas contenidas dentro del 
núcleo, después de haber sufrido algún tipo de excitación (que se refiere al cambio 
energético de un electrón orbital), emite rayos gamma como una forma de des-
excitación, dicho reordenamiento de partículas nucleares tiene una duración de 
alrededor de 10-12 segundos, y tan pronto como ocurre el reordenamiento nuclear, 
tiene lugar una liberación de energía en forma de rayos gamma. 
 
Aquellos reordenamientos nucleares son los cambios que sufre el elemento 
radiactivo para volverse estable debido a una emisión beta o una emisión alfa. Así, 
el elemento nuevo formado queda en un estado excitado, cuya energía es igual a 
la diferencia de la energía de estado excitado y des-excitado (o diferencia del 
estado inicial y el estado final). 
 
3.8. La radiación de partículas sin carga: neutrinos y antineutrinos 
A pesar de que los neutrinos y antineutrinos interaccionan muy débilmente con la 
materia por su ausencia de carga y masa, cabe mencionar la importancia que 
tienen dentro de la geofísica. 
12 
Luego de detectar y medir con gran esfuerzo el espectro de energía de los 
antineutrinos en la superficie terrestre; los resultados de la investigación arrojaron 
datos importantes para la Geofísica. 
 
Los antineutrinos son producidos en el interior de la Tierra gracias a los procesos 
de decaimientos beta radiactivos, con esto en la Geofísica, se tiene una 
posibilidad de encontrar respuestas a algunas preguntas de fenómenos que 
ocurren en el interior de la Tierra, como los mecanismos relacionados con la 
producción de calor, el fenómeno de convección en el manto superior, la 
composición interna del manto y el núcleo, y quizá también exista una razón para 
que de manera local y global estudien las anisotropías en las distribuciones 
radiactivas observadas. 
 
En consecuencia, la Tierra es una fuente rica de producción de antineutrinos, y su 
detección provee información sobre la estructura interna y dinámica de la Tierra, 
que es inaccesible por otros métodos geofísicos. 
 
El estudio de los antineutrinos producidos por la Tierra, es lo que los neutrinos 
representan para el estudio del Sol. 
 
La producción de antineutrinos en el interior de la Tierra debido al decaimiento de 
isótopos radiactivos presentes en la litósfera es en general, es conocido mediante 
la Teoría física de un modelo conocido como el modelo estándar, el cual describe 
las interacciones débiles (una de las cuatro interacciones fundamentales dentro de 
las que tiene lugar la desintegración de los elementos radiactivos). 
 
 
 
13 
La siguiente reacción: 
1
A A
Z ZX Y e v

   
Nos dice primero que se produce una emisión alfa dentro de un neutrón 
enriquecido, seguido por el decaimiento beta menos. Este proceso es el que tiene 
importancia fundamental para el estudio de la Geofísica. 
 
La abundancia de isótopos radiactivos en el interior de la Tierra hace importante el 
estudio de los antineutrinos en la Geofísica. Para muestras directas de rocas en 
regiones cercanas a la superficie dicho estudio es limitado, mientras que para 
conocer aquellas regiones localizadas en el manto superior, se debe conducir al 
estudio de lavas volcánicas. También se puede aplicar al flujo de calor a una cierta 
profundidad que puede ser determinado por la medida del gradiente de 
temperatura, una estimación de este flujo de calor en el centro de la Tierra es de 
alrededor de unos 40 Terawatts. 
 
3.9. Ley del desplazamiento radiactivo: series radiactivas 
Como hemos visto, la transformación que sufre el núcleo para encontrar su 
estabilidad, es emitir una porción de su núcleo a partir de una emisión alfa o 
emisión beta, es decir, el núcleo se desintegra o decae. Los elementos formados 
debido a la serie de transformaciones consecutivas alfa y beta, forman parte de 
una de las cuatro familias de series radiactivas que existen naturalmente en la 
Tierra. La radiactividad o emisión de radiación del elemento radiactivo termina con 
la formación de un isótopo de plomo estable. Las cuatro series se encuentran 
agrupadas según su elemento progenitor, dicho elemento es el que da nombre a 
la familia o serie radiactiva. La característica de cada serie radiactiva es que sus 
masas atómicas obedecen a una fórmula específica que se muestra en la 
siguiente tabla: 
 
14 
Serie 
radiactiva 
Elemento 
progenitor 
Los valores de masa 
obedecen a la fórmula: 
Torio 
232Th 4n 
Neptunio 
241Pu 4 1n 
Uranio 
238U 4 2n 
Actinio 
235U 4 3n 
Tabla 1. Las series radiactivas, su elemento progenitor y fórmula a la que obedecen los 
valores de masa de los elementos radiactivos. 
 
En la tabla periódica la transición de un elemento radiactivo puede verse como 
una serie de desplazamientos: dos lugares hacia la izquierda en una emisión alfa 
(decrece dos unidades de carga positiva formando un ión negativo), o un lugar 
hacia la derecha cuando el elemento emite una partícula beta (disminuye una 
unidad de carga negativa formando un ión positivo). La ley del desplazamiento 
radiactivo fue formulada en 1913 por el químico inglés Frederick Soddy y el 
científico polaco Fajans. Ésta observación de los elementos radiactivos ayudó a F. 
Soddy a acuñar el término de isótopo (de las voces griegas “isos” igual y “topos” 
lugar) para denominar a las variaciones en masa de un mismo elemento y el 
isótopo de un elemento radiactivo se denomina radioisótopo. 
 
15 
 
 
Figura 2. Representación de la transición de los elementos en el sistema periódico, debido a 
emisiones de radiación alfa y beta. Modificado de Petriánov, 1981, p. 51. 
 
3.10. Ley del decaimiento radiactivo 
La emisión de partículas radiactivas es un fenómeno espontáneo que se describe 
como un proceso estadístico debido a que cada elemento tiene una probabilidad 
característica λ de desintegrarse o decaer en un tiempo determinado. Es 
importante saber que el elemento es una sustancia que se define por tener un 
número de átomos que poseen el mismo valor de carga (o es decir, número 
atómico). Así, cada elemento tiene una probabilidad característica λ de 
desintegrarse o decaer en un tiempo determinado Δt, que contiene N número de 
átomos. Definamos ΔN como el número de átomos que decaen espontáneamente 
durante un tiempo de observación Δt. Con esto, la relación ΔN/N representa el 
número de átomos que se desintegran ΔN, del número del número total de átomos 
16 
N del elemento, y λ es la probabilidad más representativa de que cualquier núcleo 
se desintegre en un tiempo Δt. 
N N t    
El signo menos indica que el número de núcleos en desintegración decre. En otras 
palabras, el número de núcleos que decaen en promedio en el intervalo de tiempo 
Δt es proporcional al número de núcleos presentes al comienzo del intervalo. 
(Glassner, 1961), lo que representa la tasa de cambio promedio de un núcleo 
potencialmente radiactivo. 
Δ𝑁
Δ𝑡
= −𝜆𝑁 
Al reducir el intervalo, la tasa de cambio instantáneo será la forma diferencial de la 
ecuación: 
𝑑𝑦
𝑑𝑥
= lim
∆t→0
Δ𝑁
Δ𝑡
= −𝜆𝑁 
Cuya integración nos lleva a obtener: 
𝑁 = 𝑁0𝑒
−𝜆𝑡 
Donde N0 representa el número de átomos en el tiempo t=0. Su forma logarítmica 
equivalente es: 
𝑙𝑛(N N0⁄ ) = −𝜆𝑡 
Por otro lado, la vida media es el tiempo requerido para que la mitad de los 
núcleos radiactivos se desintegren la mitad a su valor inicial. De modo que, 
despuésde un lapso de vida media t=T desde un tiempo inicial t=0, el número de 
átomos radiactivos considerados será la mitad del valor inicial No: 
𝑁 = 𝑁0 2⁄ 
Sustituyendo ésta ecuación en la anterior, con t=T obtendremos: 
𝑇 = ln2 𝜆⁄ 
La ecuación refleja que cuanto mayor es la tasa de decaimiento radiactivo, menor 
será la vida media del elemento y viceversa. 
17 
3.11. Modo de detección de la radiación: la interacción de los rayos gamma 
La ionización de los átomos que conforman el medio a través del cual viajan las 
partículas de radiación, es el modo en que se detecta la presencia de radiación. El 
alto poder ionizante que poseen las partículas alfa y que debido a ello su energía 
es mayormente absorbida a través del medio, hace que su energía sea 
completamente disipada con del grosor de una hoja de papel. Por su parte, 
partículas beta con un poder de ionización menor logran tener un mayor alcance y 
sin embargo, su energía es absorbida completamente por unos milímetros de una 
lámina de aluminio. La radiación gamma por el contrario, por su alto poder de 
penetración es de mayor importancia y aplicación para la Geofísica, de cuyas 
interacciones depende su detección. Así mismo, el modo en que interactúa con la 
materia depende de la energía de radiación con la cual se emite. 
 
- Absorción fotoeléctrica: tiene lugar a bajas energía de rayos gamma y que 
comprenden varios cientos de KeV. 
- Producción de pares: ocurre a altas energías de rayos gamma (por encima 
de 1.02 MeV, incluso hasta 5 a 10 MeV). 
- Dispersión Compton: abarca el rango de energías entre ambos extremos 
mencionados. 
 
3.11.1. Absorción fotoeléctrica 
En el proceso fotoeléctrico toda la energía de un fotón de rayo gamma incidente 
es absorbida por el electrón orbital de un átomo y aparece como la energía 
cinética del electrón que ha expulsado del átomo. La energía del electrón 
expulsado es igual a la diferencia entre la energía del fotón incidente y la energía 
de enlace del electrón. Si la energía del fotón excede la energía de enlace de la 
capa más interna del átomo, la interacción será principalmente con los electrones 
de aquella capa. El resultado del vacío dejado en la capa del electrón expulsado 
es llenado con un reordenamiento de los electrones, lo que provoca además una 
emisión de rayos X. 
18 
3.11.2. Dispersión Compton 
Éste fenómeno es conocido como efecto Compton o como dispersión Compton, 
debido a su descubridor el físico estadounidense Arthur Holly Compton en 1925. 
En este proceso el fotón incidente es desviado por los electrones, con una 
pérdida parcial de su energía. Este proceso ocurre generalmente con un electrón 
libre o débilmente unido al átomo, cuya energía del fotón incidente es compartida 
entre el electrón y el fotón desviado (de modo que la energía perdida por el fotón 
incidente está en un función del ángulo a través del cual dicho fotón es 
dispersado, esto es, el ángulo entre la dirección del fotón antes y después de la 
colisión). A bajas energías un rayo gamma puede ser desviado por un electrón 
orbital, en este caso el átomo permanece en su estado inicial de energía, la 
perdida de energía del fotón es insignificante de modo que sólo existe un cambio 
en su dirección 
 
3.11.3. Producción de pares 
La producción de pares tiene lugar cuando el fotón incidente tiene un exceso de 
energía de la masa en reposo de un par electrón-positrón (1.02MeV). El proceso 
ocurre con el encuentro de un fotón en el intenso campo eléctrico de un núcleo 
atómico del material absorbente, el rayo gamma desaparece y un par de positrón-
electrón es creado. Si el rayo gamma incidente excede el valor de energía mínima 
de 1.02MeV que hace posible la producción de pares, ese exceso de energía 
aparece en forma de energía cinética compartida por el par electrón-positrón. Por 
lo tanto el proceso consiste en convertir el fotón de rayo gamma incidente en las 
energías cinéticas del electrón y positrón, cuya energía total es: 
 
𝐸𝑒− + 𝐸𝑒+ = ℎ𝜈 − 2𝑚0𝑐
2 
 
19 
Ésta ecuación refleja que la suma de las energías cinéticas del par electrón-
positrón, tiene un valor igual a la diferencia entre valor de energía del fotón 
incidente y la energía necesaria para la creación de estos pares. 
 
El par electrón-positrón viajan unos pocos milímetros a lo sumo, antes de perder 
toda su energía cinética con el medio absorbente. 
 
La producción de pares es un proceso complicado por el hecho de que los 
positrones no son partículas estables, una vez que su energía cinética llega a ser 
demasiado baja, el positrón será aniquilado o combinado con un electrón normal 
en el medio absorbente, en este punto ambos desaparecen y son reemplazados 
por la emisión de dos fotones de energía igual a la masa en reposo de las 
partículas. El tiempo requerido para que el positrón reduzca su velocidad y se 
aniquile es muy pequeño, de manera que la radiación de aniquilación del par, 
aparece en coincidencia con la original interacción de producción de par. 
 
3.12. La radiactividad en las rocas 
A través del estudio de la litósfera accesible a través muestras obtenidas de 
perforaciones, reconocimientos aéreos de rayos gamma y los registros de rayos 
gamma de pozos de petróleo, se han encontrado pequeñas variaciones 
horizontales y verticales de flujo de radiación nuclear dentro de las rocas más 
comunes en la litósfera como en granitos y pizarra. Las fuentes de radiactividad 
nuclear más frecuentes han sido el Torio con una concentración de 11 a 15 partes 
por millón, el Uranio con 3 a 4 partes por millón y el Potasio-40 alrededor de 3 
partes por millón. 
 
Gracias a los diversos estudios, comenzó a conformarse un registro de los núcleos 
radiactivos presentes en la litósfera divididos en cuatro grupos según su 
abundancia y actividad específica, los cuales se muestran en la Tabla 2. 
20 
Isótopo Abundancia en la litósfera 
Vida media 
en años 
Productos de 
desintegración estables 
Uranio-238 99.28% de 3.0±0.6 partes por millón 4.5×109 Plomo-206 y 8 helio-4 
Uranio-235 0.71% de 3.0±0.6 partes por millón 7.5×108 Plomo-207 y 7 helio-4 
Torio-232 11.4±2.0 partes por millón 1.4×1010 Plomo-208 y 6 helio-4 
Potasio-40 3 partes por millón 1.3×109 Argón-40 y calcio-40 
Rubidio-87 75 partes por millón 5×1010 Estroncio-87 
Indio-115 0.1 partes por millón 6×1014 Estaño-115 
Telurio-130 0.007 partes por millón Aprox. 1021 Xenón-130 
Yodo-129 debajo de los límites actuales de detección 1.7×107 Xenón-129 
Lantano-138 0.01 partes por millón 7×1010 Cerio-138 y bario-138 
Samario-147 1 parte por millón Aprox. 1011 Neodimio-143 y helio-4 
Lutecio-176 0.01 partes por millón Aprox. 1010 Hafnio-176 e Iterbio-176 
Renio-187 0.001 partes por millón 4×1012 Osmio-187 
Bismuto-209 0.2 partes por millón 2×1017 Talio-205 y helio-4 
Vanadio-50 0.2 partes por millón Aprox. 1014 Cromo-50 o Titanio-50 
Antimonio-123 0.1 partes por millón Muy largo Telurio-123 
Neodimio-150 1 parte por millón 1015 Prometio-150 
Volframio-178 menos de 0.001 partes por millón Muy largo Hafnio 
Volframio-180 menos de 0.001 partes por millón Muy largo Hafnio 
Tabla 2. Isótopos radiactivos naturales presentes en la litósfera. Obtenida de (7), p. 15. 
 
En orden vertical, los radioisótopos que conforman la parte superior de la tabla, 
corresponden a lo radioisótopos más abundantes y presentes naturalmente en las 
rocas, conforme la lista aumenta, los radioisótopos llegan a considerarse de muy 
baja o dudosa concentración natural entre las rocas. 
 
Con respecto a la actividad específica y abundancia de los núcleos de Uranio-238, 
Uranio-235, Torio-232 y Potasio-40, junto a sus productos radiactivos, conforman 
el grupo I, y son la mayor fuente de radiactividad presente en las rocas. El grupo II, 
conformado únicamente por el isótopo de Rubidio-87, tiene una abundancia 
relativamente abundante, además de ser ampliamente utilizado en la 
determinaciónde la edad, sin embargo, su baja actividad radiactiva hace que su 
contribución de radiación sea mucho menor. La radiactividad de los núcleos del 
grupo III, de abundancia y actividad radiactiva baja hace que su contribución de 
21 
radiación y su uso para la determinación de la edad sea escaso. El grupo IV se 
conforma de núcleos cuya radiactividad o presencia está en duda (7). 
 
Debido a que la fuente principal de radiación en la litósfera proviene de los 
radioelementos Uranio-238, Torio-232 y Potasio-40. Se tiene que las 
concentraciones más comunes de ellos son las que se muestran: 
 
Radioisótopos 
naturales 
Concentración más 
común en la litósfera 
Torio-232 (ppm) 2 – 15 
Uranio-238 (ppm) 2.6 - 4 
Potasio-40 (%) 0.01 – 2.6 
Tabla 3. Concentraciones más comunes de Uranio, Torio y Potasio. 
 
Así mismo, la abundancia de los elementos radiactivos presentes en la litósfera 
depende de las rocas y de la región (generalmente disminuye con la presencia de 
granitos a basaltos, y de basaltos a dunitas en cuanto al contenido U-238 y Th-
232). El Uranio se encuentra en altas concentraciones en rocas félsicas tales 
como granitos. 
 
Debido a que las principales fuentes de radiactividad en las rocas son los 
radioelementos U-238 y U-235, Th-232 y K-40, los minerales radiactivos más 
comunes de estos radioelementos se muestran en la Tabla 4. 
 
 
 
 
22 
Minerales radiactivos 
Potasio Minerales Ortoclasa y feldespatos microline [KAlSi3O8] 
 
Muscovita [H2KAl(SiO4)3] 
 
Alunita [K2Al6(OH)12SO4] 
 Silvita,carnalita [KCl,MgCl2.6H2O] 
Torio Minerales Monazita [ThO2+fosfato de tierra rara] 
 Torianita [(Th,U)O2] 
 Torita, uranotorita [ThSiO4+U] 
Uranio Minerales Uraninita [óxido de U, Pb, Ra+Th, tierras raras] 
 Carnotita [K2O.2UO3.V2O5.2H2O] 
 Gumita [alteración de la uraninita] 
Tabla 4. Minerales radiactivos más comunes del Potasio, Torio y Uranio. Modificado de (16). 
 
Diversas investigaciones han ayudado a determinar las concentraciones de 
radioelementos en diferentes tipos de rocas, las cuales son mostradas en la Tabla 
4 (9). 
 
Concentración de radioelementos en diferentes tipos de rocas 
Tipos de rocas 
U (ppm) Th (ppm) K (%) 
Promedio Rango Promedio Rango Promedio Rango 
Extrusivas ácidas 4.1 0.8 16.4 11.9 1.1 41 3.1 1 6.2 
Intrusivas ácidas 4.5 0.1 30 25.7 0.1 253.1 3.4 0.1 7.6 
Extrusivas intermedias 1.1 0.2 2.6 2.4 0.4 6.4 1.1 0.01 2.5 
Intrusivas intermedias 3.2 0.1 23.4 12.2 0.4 106 2.1 0.1 6.2 
Extrusivas básicas 0.8 0.03 3.3 2.2 0.05 8.8 0.7 0.06 2.4 
Intrusivas básicas 0.8 0.01 5.7 2.3 0.03 15 0.8 0.01 2.6 
Ultrabásicas 0.3 0 1.6 1.4 0 7.5 0.3 0 0.8 
Feldespato-alcalina extrusiva intermedia 29.7 1.9 62 133.9 9.5 265 6.5 2 9 
Feldespato-alcalina intrusiva intermedia 55.8 0.3 720 132.6 0.4 880 4.2 1 9.9 
Feldespato-alcalina extrusiva básica 2.4 0.5 12 8.2 2.1 60 1.9 0.2 6.9 
Feldespato-alcalina intrusiva básica 2.3 0.4 5.4 8.4 2.8 19.6 1.8 0.3 4.8 
Rocas sedimentarias químicas 3.6 0.03 26.7 14.9 0.03 132 0.6 0.02 8.4 
Carbonatos 2 0.03 18 1.3 0.03 10.8 0.3 0.01 3.5 
Rocas sedimentarias detríticas 4.8 0.1 80 12.4 0.2 362 1.5 0.01 9.7 
Rocas ígneas metamorfizadas 4 0.1 148.5 14.8 0.1 104.2 2.5 0.1 6.1 
Rocas sedimentarias metamorfizadas 3 0.1 53.4 12 0.1 91.4 2.1 0.01 5.3 
Tabla 5. Concentración de radioelementos en diferentes tipos de rocas. Modificado de (9). 
 
23 
Así mismo, las dosis han sido valoradas de manera general para las rocas ígneas 
y las rocas sedimentarias, las cuales son mostradas en la Tabla 5 de acuerdo con 
(7). 
Tipo de rocas 
Tasa de dosis en mSv por año 
Ra-226 U-238 Th-232 K-40 
Rocas ígneas 0.24 0.258 0.368 0.346 
Rocas sedimentarias 
Arenisca 0.13 0.077 0.184 0.146 
Pizarra 0.2 0.077 0.306 0.3 
Caliza 0.077 0.084 0.04 -- 
Tabla 6. Tasa de dosis de radiación gamma externa de diferentes tipos de rocas. Modificado 
de (7). 
En México, la distribución de depósitos uraníferos, donde podemos notar una 
marcada distribución que corresponde a tres zonas: el noroeste del país (Sonora, 
Chihuahua y Durango), en el centro del país (Zacatecas y San Luis Potosí) y en el 
sur (Oaxaca). 
 
Figura 3. Mapa de las principales localidades Uraníferas en México. 
 
24 
3.13. Aspecto biológico de la radiación 
3.13.1. Unidades de radiación 
Las siguientes unidades de radiación miden cuatro facetas diferentes de la 
radiación: la actividad de la fuente, la exposición, la dosis absorbida y la dosis 
equivalente. 
 
Actividad de una fuente radiactiva. Fue determinada por primera vez por Marie 
Curie y la determinó con respecto a la actividad de 1 gramo de Radio-226, la cual 
se define como el número total de desintegraciones por unidad de tiempo (por ésta 
razón se acuñó el término de radioactividad). 
 
1𝐶𝑖 = 3.7 × 1010𝑑𝑝𝑠 
 
Sin embargo, en el Sistema Internacional (SI), la unidad de actividad que se usa 
es el Becquerel (Bq), como el número de desintegraciones que ocurren en un 
segundo. 
1𝐶𝑖 = 3.7 × 1010𝐵𝑞 
 
Exposición. Debido a que los efectos dañinos de la radiación son causados por la 
ionización de los átomos, la exposición mide la ionización que causan los rayos X 
y los rayos gamma. La ionización forma cierta cantidad de carga de iones positivos 
(debido que pierden electrones adquieren una carga positiva) por kilogramo de 
aire a través del cual pasa la radiación. 
 
1𝑅 = 2.58 × 10−4𝐶/𝑘𝑔 
 
“C/kg: Coulombs debido a iones positivos por kilogramos de aire normal”. 
La unidad se denomina Roentgen en honor al descubridor de los rayos X. 
 
Dosis de absorción. Es una medida de la energía absorbida por un kilogramo 
(kg) de materia o tejido. La unidad es llamada Gray. 
25 
Dosis absorbida (Gy) = 0.00877 𝐺𝑦 (J/kg) 
 = 0.877 𝑟𝑎𝑑 (ergs/gr) 
 
Dosis equivalente. Una misma cantidad de energía por gramo causa diferentes 
cantidades de daño biológico, ya que cada tipo de radiación interactúa de manera 
distinta con la materia, debido a esto se estableció la dosis equivalente. 
 
La dosis equivalente llamada Sievert (Sv) es igual a la dosis absorbida, 
multiplicada por un factor que toma en cuenta la manera en que un tipo de 
radiación distribuye su energía en el tejido. Para los rayos gamma, rayos X y 
partículas beta, éste factor es igual a 1. Por ello la dosis absorbida es 
numéricamente igual a la dosis equivalente. 
 
1𝐺𝑦 = 1𝑆𝑣 
1𝑟𝑎𝑑 = 1𝑟𝑒𝑚 
 
Unidades de radiación 
Actividad Exposición Dosis de absorción 
Dosis efectiva 
equivalente 
1C=3.7 x 1010 Bq 
=3.7 x 104 Rd 
1 R=2.58 x 1010 
C/kg 
0.00877 Gy (J/kg) 0.00877 Sv 
 0.877 rad (ergios/gr) 0.877 rem 
Tabla 7. Unidades de radiación que miden cuatro facetas diferentes de la radiación: la 
actividad de la fuente, la exposición, la dosis absorbida y la dosis efectiva equivalente. 
 
3.13.2. Daño por radiación a los sistemas biológicos 
El cambio energético que produce la ionización al cambiar una sustancia en otra, 
es lo que origina ese daño o alteración en los organismos vivos. 
 
26 
La unidad básica de los organismos vivos que son las células, consisten alrededor 
de un 80% de agua y el resto, de compuesto biológicos complejos. Cuando la 
radiación ionizante pasa a través de ella, produce moléculas de agua con carga y 
las rompe en entidades llamadas radicales libres (como el hidroxilo OH, que está 
compuesto por un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno). Los radicales 
libres son muy reactivos químicamente y pueden alterar moléculas importantes en 
la célula. Una molécula importante es el ácido desoxirribonucleico (ADN) que se 
encuentra principalmente dentro del núcleo de las células. Ésta importante 
molécula controla la estructura y función de la célula. Aún no se comprenden 
todas las maneras en que la radiación daña las células, pero muchos involucran 
cambios en el ADN. 
 
Las partículas alfa penetran escasamente la capa externa de la piel,las partículas 
beta penetran algunos centímetros de ella, de manera que el daño principal de 
ambas, es mediante la inhalación o ingesta de ellas, por el contrario, los rayos 
gamma pasan a través del cuerpo, lo que la hace un peligro tanto externo como 
interno, así como los rayos X. 
 
De manera general, la radiación influye en la vida de dos maneras: natural y 
artificial, la natural es aquella que se encuentra en el suelo, agua, aire y 
organismos vivos por naturaleza. 
 
Como vimos anteriormente, los elementos radiactivos principales y más 
abundantes en las rocas son el Uranio-238, Torio-232 y Potasio-40. El gas Radón 
es un radioisótopo producido de la desintegración del Uranio, y que forma parte de 
un tercio de la dosis natural que recibimos a través del aire (y por tanto se 
acumula en lugares mal ventilados o fallas geológicas), así como los rayos 
cósmicos, y aquellos contenidos en los organismos vivos. Todas éstas conforman 
las fuentes de radiación externa. 
 
27 
Las fuentes de radiación interna es aquella que se incorporan dentro de los 
organismos vivos a través de lo que respiran, comen, y beben; el potasio-40 es la 
fuente principal de radiación interna. 
Fuentes de radiación natural 
Dosis equivalente anual 
(mSv/a) 
Rocas U-238 y productos de desintegración 0.08-0.25 
 U-235 y productos de desintegración 
 Th-232 y productos de desintegración 0.04-0.36 
 K-40 0.14-0.34 
 Ra-226 0.07-0.24 
Aire Rn-222, Rn-219, Rn-220 0.02 0.2-10 
Esqueleto humano 
(irradiación interna) 
K-40 0.007 
0.2-0.8 
C-14 0.005 
Ra-226 0.012 
 Ra-228 0.016 
 Pb-210 0.014 
 U-238 
0.001 
 U-235 
Rayos cósmicos Partículas provenientes del espacio 0.28 0.3-1 
 Reporte 1961 Reporte 2000 
Tabla 8. Fuentes de radiación natural y dosis anuales reportada en 1961 (7) y 2000 (13). 
 
Luego del descubrimiento de los rayos X por Roentgen y en mayor medida, luego 
del descubrimiento de la radiactividad, los primeros usos de los elementos 
radiactivos fueron en el ámbito de la medicina. Posteriormente el incremento en el 
uso de elementos radiactivos en la industria, en el desarrollo de armas (como la 
bomba atómica) y en el desarrollo de la energía nuclear, hizo más necesaria la 
explotación del uranio, además de que, con la fisión nuclear (dividiendo núcleos de 
átomos pesados para obtener sustancias ligeras) se crearon nuevos 
radioisótopos. 
 
A pesar de que el interés por los efectos biológicos de la radiación a niveles bajos 
se iniciaron a través de los estudios por M. Tommasina en 1904 y por J. Penkava 
en 1912, fue hasta los años veinte en que se reportaron los primeros casos de 
envenenamiento por radio en los E.U. (trabajadoras afinaban sus pinceles con la 
boca usando pintura con alto contenido radio y por la venta de agua con contenido 
28 
de radio, como cura), y a mitad de los treinta, en fábricas de refinamiento y 
encapsulamiento de radio y torio, varios técnicos y químicos murieron por 
envenenamiento de estos elementos. Estos acontecimientos despertaron el 
interés por conocer los efectos de la radiación en el organismo. Con el tiempo se 
condujo a establecer las dosis límite permitidas de exposición a la radiación. 
Actualmente la Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIRP por sus 
siglas en inglés) emite las recomendaciones para la práctica en la posesión, uso, 
transporte y almacenamiento de material radiactivo, y en cada país existen 
organismos que reglamentan éstas actividades, basadas generalmente en las 
recomendaciones de CIRP. En México la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear 
y Salvaguardias establece en el Reglamento General de Seguridad Radiológica, 
los valores de dosis límite anuales para el personal ocupacionalmente expuesto y 
para individuos del público (de los artículos 20 y 37, respectivamente Reglamento 
General de Seguridad Radiológica de 1988). 
 
- Personal ocupacionalmente expuesto: 50 mSv por año. 
- Personas del público: 5 mSv/año. 
 
En hospitales donde se realizan estudios radiológicos y sitios donde se llevan a 
cabo esos mismos estudios por empresas privadas, se rigen bajo éstas mismas 
dosis límite anuales, donde únicamente el personal que ingresa al área donde se 
emite la radiación (personal que se encarga de emitir la dosis) son las que 
personas que se encuentran monitoreadas, se trata de llevar consigo un dosímetro 
que mide constantemente su dosis equivalente en miliSieverts (mSv), y 
anualmente se evalúan sus dosis recibidas. En cuanto a la protección del lugar las 
paredes que cubren el área de estudio deben tener un grosor de hormigón que en 
su interior contenga una malla de plomo, incluso los cristales a través de los 
cuales observan al paciente debe contener plomo, así como las bata o chalecos 
con los cuales se cubren durante el trabajo en aquella área deberá contener cierto 
grosor de plomo. Algunas precauciones que requieren los dosímetros es no 
exponerlos a la radiación solar y no debe salir del área de los estudios. 
29 
Sin embargo, es importante recalcar que los valores de dosis límite son aplicables 
para los llamados efectos estocásticos. Estos efectos no aseguran y tampoco 
niegan la aparición de efectos dañinos por radiación, sólo existe una cierta 
probabilidad de que se produzcan los efectos, que entre los más conocidos son el 
cáncer y las mutaciones genéticas. Por el contrario, para los efectos no 
estocásticos, es seguro la aparición de efectos por exposición a la radiación según 
la dosis recibida. 
 
- Personal ocupacionalmente expuesto: 500 mSv/año. 
- Cristalino (lente del ojo humano): 150 mSv/año. 
 
Ambos valores provienen del artículo 21 del Reglamento General de Seguridad 
Radiológica de 1988 de la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y 
Salvaguardias. 
 
El problema es que éstas normas recomendadas por la CIRP, están basadas en el 
modelo de Hiroshima y Nagasaki, donde la población fue expuesta a una intensa 
radiación de índole externa y muy breve, el problema actual es la contaminación 
de elementos radiactivos en el aire, agua, alimentos (como vegetales, granos y 
carne), y en materiales de construcción que expone a la población a niveles bajos 
de radiación pero de una manera continua, lo que se denomina una contaminación 
interna crónica. 
 
Las pruebas de armas nucleares en la atmósfera, el accidente de Chernóbil y la 
descarga deliberada de desechos radiactivos de instalaciones nucleares y de otro 
tipo, han liberado al ambiente radioisótopos como los que se encuentran en la 
tabla 5. Entre ellos, el consumo humano de estroncio-90, que debido a su parecido 
en propiedades químicas con el Calcio, ha sido ingerido a través de productos de 
leche de vacas que se alimentan de vegetación contaminada por la lluvia 
radiactiva. El radioisótopo fue detectado principalmente en los personas de Reino 
Unido debido a un gran número de pruebas de armas que tuvieron lugar en el 
30 
verano y otoño de 1958. Ése mismo año estudios mostraron que el mayor 
consumo de estroncio era a través del consumo de arroz en la población de 
Japón. El parecido en propiedades químicas del estroncio-90 y el calcio, permite 
que éste radioisótopo se fije en los huesos, y debido a esto, la concentración de 
estroncio-90 en huesos humanos es mayor en los países donde la presencia de 
lluvia radiactiva es mayor. 
 
Principales componentes de la 
fisión 
Productos de 
fisión 
Radiación 
emitida 
Sr-89 Β 
Sr-90 Β 
Y-90 Β 
Y-91 Β 
Zr-95 β, γ 
Nb-95 β, γ 
Mo-99 β, γ 
Tc-99 β, γ, electrón 
Ru-103 β, γ 
Rh-103 γ, electrón 
Te-132 β, γ 
I-131 β, γ 
I-132 β, γ 
Xe-133 γ, electrón 
Cs-137 β, γ 
Ra-137 γ, electrón 
Ba-140 β, γ 
La-140 β, γ 
Ce-141 β, γ, electrón 
Ce-144 β, γ 
Pr-143 Β 
Pr-144 Β 
Pm-147 Β 
Tabla 9. Principales componentes de la fisión 
 
Del mismo modo, análisis para el Cesio-137 (que tiene una vida media de 30 
años) realizados en Canadá, enla República Federal de Alemania, en Reino 
31 
Unido y Estados Unidos indican que la fuente principal de éste radioisótopo al 
cuerpo humano ha sido por leche y carne. Éste radioisótopo es absorbido por el 
tracto intestinal humano y permanece en nuestro cuerpo alrededor de 4 meses. 
Antes de su excreción, el radioisótopo decae en Bario-137, el cual emite radiación 
gamma. 
 
El Yodo-131 que tiene una vida media de 8 días es concentrado en la glándula 
tiroidal (así como otras formas de yodo), y fue también motivo de contaminación 
en los años sesentas. 
 
México no ha sido exento de contaminación, en 1984 fue fundida una bomba de 
cobalto-60 de un equipo viejo de rayos X adquirido en 1977. Bajo la ignorancia del 
conocimiento del daño que causa la radiación de la bomba de cobalto-60, el 
equipo fue desmantelado por instrucciones del jefe de mantenimiento del hospital 
y se llevó a vender como fierro viejo provocando una enorme contaminación 
radiactiva. Miles de toneladas de metales contaminados por radiación se enviaron 
para producir varillas para construcción a diversas fundidoras tanto de Chihuahua, 
Durango, Monterrey San Luis Potosí. Y el ocultamiento de la información a la 
población dejó en pie muchas de las construcciones contaminadas en el país. 
 
La abundancia de residuos radiactivos arrojados en la corriente de California pone 
en riesgo la vida animal de mares mexicanos que forman parte ésta corriente, que 
puede ser ingerida a través de consumo de animales marinos de la zona. 
 
Los tratamientos de los residuos es de alto costo, y dispersarlo en el ambiente 
bajo cuidados y condiciones controladas es frecuentemente la manera de 
arreglarlo. Y para ello, la Comisión Internacional de Protección Radiológica 
establece recomendaciones sobre la disposición y descarga de residuos 
radiactivos en el mar, ríos, así como a profundidades de la Tierra. 
 
32 
Sin embargo, la capacidad que tienen los ambientes naturales, como el océano, 
los ríos, las formaciones geológicas, entre otros, en recibir residuos radiactivos, 
requiere aún de estudios sobre los procesos físicos, químicos, biológicos y 
geológicos que contrae la disposición de residuos radiactivos, cuya actividad 
permanecerá en el sitio desde miles a millones de años. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
4. Equipo 
4.1. Descripción del equipo 
El equipo utilizado para detectar e identificar los radioisótopos fue un detector de 
centelleo, el radioespectrómetro de rayos-gamma RS-125, el cual es un 
instrumento portátil que detecta y cuantifica la radiación de los rayos gamma. 
El instrumento consiste esencialmente de: 
 
 Un cristal 
 Tubo fotomultiplicador 
 Analizador multicanal de Alturas de Pulsos 
 
 
El cristal es el detector del instrumento, se trata de una sustancia que tiene la 
propiedad de absorber la energía de una radiación incidente y emitirla en forma de 
luz, dicha sustancia se denomina fósforo, la cual puede ser orgánica o inorgánica. 
El cristal del detector es un fósforo inorgánico que consiste en cristales de yoduro 
de sodio que contiene como activador al elemento Talio, éste último es necesario 
para facilitar la excitación atómica de los cristales, los cuales al des-excitarse 
emiten una fracción de su energía absorbida en forma de luz. 
 
Los fotones emitidos del cristal llegan al fotocátodo de un tubo fotomultiplicador, y 
expulsan fotoelectrones del fotocátodo, dichos fotoelectrones son multiplicados 
varias veces por los dínodos (cada dínodo libera a varios electrones secundarios) 
del tubo fotomultiplicador. Este proceso multiplicativo produce un pulso de 
corriente de salida comparativamente grande al que se puede obtener con un 
pulso de luz de la sola partícula incidente (aproximadamente amplifica la señal del 
rayo gamma incidente por un factor de 106). Es decir, el tubo fotomultiplicador 
transforma los destellos de luz en señales eléctricas para que la señal sea 
procesada en un Analizador Multicanal de Alturas de Pulsos. Éste último, al recibir 
los pulsos de las radiaciones de diferentes energías de la fuente, los clasifica y 
almacena en canales, cada uno comprende un rango de energía, a la vez que va 
34 
contando el número de eventos en cada canal. Así, el número de cuentas en cada 
canal es el número total de pulsos de una determinada altura que ha llegado en 
ése tiempo. La información procesada por el analizador multicanal es desplegada 
gráficamente de manera que, el eje de las ordenadas representa el número de 
pulsos o cuentas recibidas en el detector, y el eje de las abscisas contiene el 
número de canal o su valor de energía equivalente de radiación. 
 
 
Figura 4. Diagrama del detector de centelleo. Modificado de (11). 
 
El analizador permite la detección de radioisótopos sin necesidad de hacer ningún 
ajuste, aparte de la calibración del instrumento. Esa ventaja se debe a que el 
analizador multicanal recibe y detecta un amplio rango de energías para ofrecer 
mejor resolución, lo que permite diferenciar entre dos energías distintas pero muy 
cercanas que provienen de radionúclidos diferentes. 
 
En conclusión, el instrumento facilita el análisis de muestras sin necesidad de 
alguna preparación en ella, simplemente centrando la muestra sobre el detector y 
realizar el respectivo análisis de energías. 
 
35 
4.2. Identificación de radioisótopos 
Para identificar los radioisótopos con el detector de NaI (Tl), fue necesario 
considerar los siguientes criterios: 
 
1. Identificar el algoritmo utilizado por el detector de NaI para saber qué 
isótopos pueden ser identificados e indicar su categoría 
Estos algoritmos consisten en medir el grado de similitud entre las 
características del espectro medido y los espectros de referencia que 
existen en una biblioteca de radioisótopos que contiene el instrumento. Del 
algoritmo depende el modo de análisis en que opera el instrumento, los 
algoritmos son: 
 
a) Los métodos interactivos de expertos: Identifican y comparan los picos 
más grandes en el espectro medido con aquellos que existen en su 
biblioteca. 
b) Los métodos de comparación de la biblioteca: El centro del pico es el 
motivo de comparación con aquellos que existen en su biblioteca. En este, 
los pequeños desplazamientos o inexactitudes en la calibración de energía 
pueden conducir a una identificación incorrecta de los isótopos. 
c) Los métodos de comparación de plantillas: Cuantifican la calidad de 
ajuste que hay entre un espectro medido y los espectros de su biblioteca. 
La biblioteca se conforma de varias plantillas de espectros para cada 
isótopo, cada plantilla varía según el medio de detección, los materiales que 
intervienen y las distancias entre la fuente y el detector. Este método hace 
posible inferir no sólo las fuentes de radiación, sino también los materiales 
que pueden intervenir entre la fuente y el detector. Por otro lado, la calidad 
del método disminuye conforme aumenta la mezcla de fuentes radiactivas, 
para estos casos algunos instrumentos tienen consideradas algunas 
combinaciones de fuentes. 
d) Métodos de la región de interés: El método comprende una o más 
regiones de interés para cada uno de los radionúclidos que necesita 
36 
identificar de su biblioteca, de un modo que evita la superposición de dichas 
regiones de interés. Debido a esto, el método se dificulta cuanto mayor es 
el número de isótopos contenidos en su biblioteca. 
 
En consecuencia, cada algoritmo difiere en la forma de representar los datos de 
medida, los datos de referencia y el método de comparación entre cada uno de 
ellos. 
 
Luego de saber qué isótopos pueden ser identificados por el instrumento, se 
establece a qué categoría pertenecen. Existen cuatro categorías diferentes donde 
se agrupan los radioisótopos de mayor interés y que son los más probables a ser 
encontrados en una muestra:Categoría Radionúclidos 
Materiales nucleares especiales Uranio (U-233, U-235), Neptunio-237, Plutonio-239. 
Radionúclidos médicos 
Fluor-18, Galio-67, Cromo-51, Selenio-75, Estroncio-89, 
Molibdeno-99, Tecnecio-99m, Paladio-103, Indio-111, 
Yodo (I-123, I-125, I-131), Samario-153, Talio-201, 
Xenón-133, Criptón-85 
Materiales radioactivos naturales 
(NORM) 
Potasio-40, Radio-226, Torio-232 y sus hijos, Uranio-238 
y sus hijos. 
Radionúclidos industriales 
Cobalto (Co-57, Co-60), Bario-133, Cesio-137, Iridio-192, 
Talio-204, Radio-226, Americio-241, Cadmio-109, Sodio-
22 y Torio-232. 
Tabla 10. La lista no debe considerarse que contiene todos, se agregaron elementos de la 
biblioteca de isótopos del manual del espectrómetro RS-220. Modificado de (1), p. 16. Los 
radionúclidos de aplicación médica son de vida usualmente corta, y los radionúclidos Ra-
226 y Th-232, por ser usados comúnmente en medidores industriales, se integran también a 
dicha clasificación. 
 
Los algoritmos pueden estar adaptados a factores como distancia entre la fuente y 
el detector, los materiales que cubren la fuente o es decir; aquellos que se 
interponen entre la fuente y el detector, el número de isótopos presentes o la 
mezcla de ellos, el grado de estabilidad del instrumento e identificar la posibilidad 
37 
de fuentes de isótopos, con el fin de mejorar los resultados de la medición y definir 
el procesamiento adecuado para la interpretación de los resultados. 
 
2. Identificar los problemas que pueden afectar las mediciones 
a) Un problema general en la identificación de radioisótopos, es la biblioteca 
de isótopos. La biblioteca es construida por convención a partir de 
mediciones con distintos instrumentos de centelleo sin embargo, varios 
factores no son enteramente conocidos o proporcionados (como la 
distancia entre la fuente y el detector, los materiales que cubren la fuente o 
que se interponen entre la fuente y el detector, el número de isótopos 
presentes y el grado de estabilidad del instrumento) y de esto depende 
controlar y/o conocer la aplicación de los espectros de rayos gamma 
obtenidos, ya que ciertas aplicaciones controlan sólo algunos isótopos 
específicos para el reconocimiento de un número de isótopos en particular, 
sin distinguir otros. 
b) Los materiales que se interponen entre la muestra y el detector pueden 
atenuar las cuentas y la energía que incide en el detector, y con ello 
distorsionar la distribución de las alturas de los pulsos en los espectros. 
c) La mezcla de isótopos, en particular debida a los materiales entre la fuente 
y el detector, atenúan o amplía los picos. 
d) La calibración del equipo establece la relación entre el voltaje obtenido de 
las partículas cargadas (que surgen de las tres principales interacciones de 
rayos gamma) y la energía, ya que un voltaje calibrado debe inferir la 
energía del rayo gamma incidente. Dicha calibración puede afectarse por 
un alto número de cuentas, lo que es denominado como “ganancia”, un 
desplazamiento en la relación entre el voltaje y la energía. 
e) La elevación de la temperatura impacta en la calibración del instrumento, 
para ello se tienen protocolos que controlan la temperatura dentro de un 
rango y permiten minimizar la ganancia. Lo mismo sucede con el 
incremento de la distancia entre la fuente y el detector. 
 
38 
Un desempeño perfecto de los algoritmos en la identificación de radioisótopos, es 
que todos los radioisótopos presentes en la fuente sean detectados sin incluir 
aquellos isótopos que no estén en ella. Para ello, existe una constante evaluación 
de los detectores y un intento por mejorar los algoritmos automatizados de cada 
uno de los instrumentos bajo un consenso de expertos. Actualmente, se tienen 
dos recomendaciones para la mejora de los algoritmos en la identificación de 
isótopos radiactivos (Burr, 2009): la primera, es una variable de selección, la cual 
se encarga de elegir un subconjunto de isótopos (de la biblioteca) que se cree 
están presentes en la muestra y la segunda, un tratamiento que mitigue las 
fuentes de ruido en la estrategia de discriminación de aquella selección. 
 
El programa para recuperar y visualizar los datos en una computadora es el RS-
Analyst (suministrado por el fabricante), el cual contiene una base de datos donde 
se almacenan los datos para su procesamiento. Consiste de un calendario donde 
se ubican los datos según el día, mes y año en que son obtenidos por el 
instrumento. 
 
a) Precisión de los datos obtenidos. 
El rango de energía de cada canal donde se reciben y almacenan los pulsos de 
las radiaciones que inciden en el detector, es de 3 kilo electronvoltios (keV). Por 
tanto, cada valor de energía tiene ±3 keV a su valor obtenido. 
 
b) La confiabilidad del equipo 
La confiabilidad de los resultados está en función de la estabilidad del 
radioespectrómetro. Su sistema se mantiene en un modo operacional estable 
independiente de la temperatura y demás factores que afectan la medición. Este 
sistema de estabilización es totalmente automático. En principio, al encender y 
comenzar la medición, el sistema va acumulando espectros internos y una vez que 
se ha conseguido un nivel suficientemente alto, se lleva a cabo un análisis 
complejo para determinar la posición correcta del espectro. El análisis resulta con 
una medición de error que el mismo sistema utiliza para corregir sus efectos. Es 
39 
importante tener en cuenta que éste proceso es independiente del usuario. Ésta 
estabilización automática toma alrededor de 5 a 10 minutos dependiendo de las 
condiciones locales. El error estimado es de 1 Sigma en la curva que obedece a 
una distribución estadística, en la cual es una buena estimación de la precisión de 
los datos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
5. Medición y datos obtenidos de una muestra de mineral 
radiactivo con el radioespectrómetro RS-125 
El detector de NaI RS-125 identifica los isótopos radiactivos por medio del 
algoritmo denominado método de la región de interés, los radioisótopos que 
identifica son el Potasio (K-40), el Uranio (U-238) y el Torio (Th-232), así como 
aquellos que pertenecen a su serie de desintegración radiactiva. La región de 
interés para cada radioisótopo progenitor se representa en el instrumento como 
ventanas de energías, las cuales son: 
 
Ventanas de energía 
Potasio (K) 1368 - 1569 keV 
Uranio (U) 1659 - 1860 keV 
Torio (Th) 2409 - 2808 keV 
Tabla 11. Regiones de interés para la identificación de isótopos en el detector de NaI RS-125. 
 
Estos valores se indican en la ficha de calibración del espectro de energía de 
rayos gamma, en el programa RS-Analyst. 
 
Los radioisótopos identificados pertenecen a la categoría de Materiales 
radioactivos naturales (NORM, por sus siglas en inglés), cuyos elementos de la 
familia de desintegración serán buscados en los espectros de rayos gamma. 
 
Fue proporcionada una muestra de mineral radiactivo para su estudio, propiedad 
del coordinador del Colegio de Ingeniería Geofísica el Ing. Isaac Raúl Soriano 
Garibo. 
 
La muestra de mano tiene una dimensión de 9cm×10cmx5cm aproximadamente. 
 
41 
 
Figura 5. Muestra de mano del mineral radiactivo. 
 
 
 
Figura 6. Mineral radiactivo 
 
Fueron realizadas tres mediciones: dos al mineral y otra sin la muestra, con el fin 
de descartar los radioisótopos presentes en el medio ambiente o de trabajo donde 
se efectuó la medición y no considerarlos como presentes en la muestra. Los 
resultados de las dos primeras pruebas se muestran en la figura 6. 
42 
Las mediciones de la muestra se realizaron en las seis direcciones principales, 
semejante a considerar las seis caras de un cubo. En cada dirección se midió a 
una distancia cerca de la muestra, posteriormente a 30 cm, a 60 cm, 90 cm y por 
último a 120 cm, con un minuto de duración en cada posición. 
 
 
Figura