1. ENERGÍA, RADIACIÓN Y RADIACIÓN IONIZANTE

Para entender cualquier técnica de imagen que utilice rayos X hay que empezar antes del tubo, antes del detector y antes incluso del paciente: hay que entender qué significa transportar energía. La energía es la capacidad de un sistema para producir cambios. Puede presentarse como energía mecánica, térmica, química, eléctrica, nuclear o electromagnética y puede transformarse de unas formas en otras. En radiodiagnóstico el punto decisivo es que una parte de esa energía puede propagarse desde una fuente hasta otro lugar en forma de radiación.

En sentido físico amplio, radiación es energía emitida y propagada a través del espacio o de un medio material en forma de ondas electromagnéticas o de partículas. La definición incluye fenómenos muy distintos: las ondas de radio, la luz visible, los rayos X, los rayos gamma, las partículas alfa o los electrones beta son radiación, aunque no comparten la misma capacidad de atravesar la materia ni de producir ionización. El error típico consiste en usar «radiación» como sinónimo de «radiación ionizante». No son equivalentes: toda radiación ionizante es radiación, pero no toda radiación es ionizante.

Una radiación es ionizante cuando cada cuanto de energía —un fotón en la radiación electromagnética o una partícula en la radiación corpuscular— puede transferir suficiente energía a la materia para arrancar electrones de los átomos o moléculas y formar iones. El criterio importante no es que el haz contenga mucha energía en total, sino la energía disponible en cada interacción elemental. Un foco de luz visible muy intenso puede transportar mucha potencia y, sin embargo, sus fotones individuales no tienen la energía característica de los rayos X.

En la práctica de protección radiológica y radiodiagnóstico se consideran radiaciones ionizantes los rayos X, rayos gamma y determinadas radiaciones de partículas, como alfa, beta, neutrones, protones e iones pesados. Las ondas de radio, microondas, infrarrojo y luz visible son no ionizantes. El ultravioleta ocupa una zona de transición desde el punto de vista físico: la posibilidad de ionizar depende de la energía del fotón y de la energía de enlace del átomo o molécula concreta. Para el opositor conviene conservar una idea operativa: los rayos X y gamma pertenecen inequívocamente al dominio ionizante; la radiofrecuencia de la RM y los ultrasonidos no.

Esta distinción organiza buena parte del temario. El tema 22 estudia qué es la radiación y cómo se clasifica. El tema 23 entra en cómo se producen los rayos X en el tubo y cómo es el haz. El tema 15 desarrolla con más profundidad la interacción de la radiación con la materia y los efectos biológicos. Y los temas 16-18 traducen esa física a dosimetría y protección. En examen, muchas preguntas mezclan deliberadamente conceptos de estos bloques; identificar en qué nivel estás evita escoger distractores técnicamente ciertos pero pertenecientes a otra pregunta.

2. FORMAS DE TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA

La energía puede pasar de un sistema a otro de diferentes maneras. Cuando se habla de transmisión térmica se utilizan clásicamente tres mecanismos: conducción, convección y radiación. Aunque el temario está centrado en radiación ionizante, conocer esta comparación sirve para entender qué hace especial a la radiación electromagnética: no necesita transportar materia y no necesita un medio material.

2.1. Conducción

La conducción es la transferencia de energía entre zonas próximas de un material mediante interacciones microscópicas, sin desplazamiento macroscópico de materia. En un sólido calentado por un extremo, las partículas con mayor energía transmiten parte de ella a las vecinas. El proceso exige materia: no hay conducción a través de un vacío perfecto. En el contexto de un equipo radiológico, la conducción aparece como fenómeno térmico en componentes sólidos, pero no explica cómo viaja el haz de rayos X desde el foco hasta el paciente.

2.2. Convección

La convección implica transporte de energía por el movimiento de un fluido. Las diferencias de temperatura producen cambios de densidad y circulación, o bien el movimiento se fuerza mediante bombas o ventiladores. De nuevo hace falta materia, en este caso un líquido o un gas. Es un mecanismo relevante para refrigeración y disipación térmica, pero no es un mecanismo de propagación de la radiación electromagnética.

2.3. Radiación

En la transmisión por radiación, la energía puede desplazarse a través del espacio sin que exista un medio material que la conduzca. La luz solar cruza el vacío y llega a la Tierra; de forma análoga, un fotón de rayos X puede propagarse desde el foco del tubo hasta el paciente. Esto no significa que la materia sea irrelevante: cuando el fotón encuentra materia puede ser transmitido, absorbido o dispersado. Significa que la propagación previa no exige un soporte material.

Una pregunta de examen puede plantear esta comparación sin mencionar directamente los rayos X. Si se pregunta qué forma de transferencia puede producirse en el vacío, la respuesta es radiación. Si se pregunta qué mecanismo necesita movimiento de un fluido, es convección. Si habla de contacto microscópico a través de un material, es conducción. Estas ideas son sencillas, pero sirven de base para separar fenómenos térmicos de fenómenos electromagnéticos.

3. CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS

Un campo es una forma de describir cómo una magnitud física adopta un valor en cada punto del espacio. En electromagnetismo interesan especialmente el campo eléctrico y el campo magnético. Una carga eléctrica crea un campo eléctrico; una carga en movimiento —una corriente— genera además un campo magnético. Cuando estos campos varían con el tiempo aparecen fenómenos de inducción que permiten que una perturbación electromagnética se propague por el espacio.

El campo eléctrico expresa la fuerza que experimentaría una carga positiva de prueba situada en un punto. Su dirección coincide con la fuerza sobre una carga positiva. El campo magnético se manifiesta sobre cargas en movimiento, corrientes eléctricas y dipolos magnéticos. En un equipo de radiodiagnóstico encontramos ambos conceptos: el alto voltaje del tubo establece un campo eléctrico que acelera electrones entre cátodo y ánodo, mientras que en RM el campo magnético estático y los gradientes forman parte esencial del sistema. Sin embargo, el haz de rayos X que sale del tubo no es una corriente de electrones: es radiación electromagnética formada por fotones.

3.1. Campos estáticos y variables

Un campo puede ser aproximadamente constante en el tiempo —campo estático— o cambiar. Un campo eléctrico variable genera un campo magnético variable y viceversa. Esta interdependencia es la base de las ondas electromagnéticas. No es necesario que el opositor derive las ecuaciones de Maxwell, pero sí que comprenda la consecuencia: una onda electromagnética es una perturbación autosostenida de campos eléctrico y magnético que se propaga transportando energía.

3.2. Geometría de la onda

En una onda electromagnética plana ideal, los vectores de campo eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí y ambos son perpendiculares a la dirección de propagación. Es, por tanto, una onda transversal. Esta imagen de «doble onda» es exactamente la que ha utilizado el SAS en examen.

En el vacío, todas las ondas electromagnéticas se propagan a la misma velocidad, la velocidad de la luz, aproximadamente 3·10⁸ m/s. La radiofrecuencia, la luz visible y los rayos X difieren radicalmente en frecuencia y longitud de onda, pero no porque los rayos X «vayan más deprisa». Su mayor energía se debe a la frecuencia del fotón, no a una velocidad de propagación superior.

4. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: MAGNITUDES Y RELACIONES

Una onda describe una perturbación que se repite y se propaga. Para trabajar con radiación electromagnética hay cuatro conceptos que deben quedar enlazados: frecuencia, periodo, longitud de onda y amplitud. A ellos se añade la energía del fotón, que conecta la descripción ondulatoria con la descripción cuántica.

4.1. Frecuencia y periodo

La frecuencia (ν) es el número de ciclos u oscilaciones que se producen por unidad de tiempo y se expresa en hercios (Hz). El periodo (T) es el tiempo que tarda en completarse un ciclo. Son magnitudes inversas: cuando aumenta la frecuencia, disminuye el periodo. En el espectro electromagnético, pasar de ondas de radio a rayos X supone aumentar enormemente la frecuencia.

4.2. Longitud de onda

La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos puntos equivalentes consecutivos de la onda, por ejemplo dos crestas. Se expresa en unidades de longitud. Para una velocidad de propagación dada, frecuencia y longitud de onda están ligadas por la relación c = λ·ν. Como c es constante en el vacío, si aumenta la frecuencia debe disminuir la longitud de onda.

4.3. Amplitud

La amplitud representa el valor máximo de la oscilación respecto a la posición de equilibrio. En una descripción clásica, una mayor amplitud se relaciona con una mayor intensidad de la onda. Conviene separar esta idea de la energía de cada fotón. Un haz puede ser más intenso porque contiene más fotones sin que cada fotón tenga más energía. Esta distinción es decisiva en radiología: cantidad de fotones y energía de fotones son dimensiones distintas del haz.

4.4. Energía del fotón: ecuación de Planck

La física cuántica describe la radiación electromagnética como paquetes discretos de energía llamados fotones. La energía de un fotón viene dada por E = h·ν, donde h es la constante de Planck. Si combinamos esta expresión con c = λ·ν obtenemos E = h·c/λ. De ahí sale una de las cadenas de razonamiento más rentables del tema:

mayor frecuencia → mayor energía del fotón → menor longitud de onda.

Y la cadena inversa:

menor frecuencia → menor energía del fotón → mayor longitud de onda.

4.5. kV y keV: dos conceptos relacionados, pero no iguales

El kilovoltio (kV) expresa diferencia de potencial eléctrico. En el tubo de rayos X es el parámetro que acelera los electrones desde el cátodo hacia el ánodo. El kiloelectronvoltio (keV) es una unidad de energía. Un electrón acelerado a través de una diferencia de potencial puede adquirir energía cinética, y al frenar en el blanco parte de esa energía puede convertirse en fotones. Por eso kV y keV están relacionados en la producción del haz, pero describen magnitudes distintas.

5. FOTÓN Y ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

5.1. Dualidad onda-partícula

La radiación electromagnética presenta una doble descripción. Cuando estudiamos propagación, interferencia o longitud de onda, resulta útil describirla como onda. Cuando estudiamos cómo deposita energía en la materia, resulta útil describirla como un conjunto de fotones. No son dos radiaciones distintas: son dos formas complementarias de representar el mismo fenómeno.

El fotón es el cuanto elemental de la radiación electromagnética. No tiene masa en reposo ni carga eléctrica. Transporta energía y momento. La ausencia de carga explica por qué un haz de rayos X no se curva como lo haría un haz de electrones al atravesar un campo eléctrico o magnético. También explica por qué el comportamiento de los fotones en la materia difiere del de partículas cargadas, que interaccionan de forma continua mediante fuerzas eléctricas a lo largo de su trayectoria.

5.2. El espectro electromagnético como continuo

El espectro electromagnético ordena todas las radiaciones electromagnéticas según frecuencia, longitud de onda o energía. No son familias separadas por paredes físicas: forman un continuo. De menor a mayor frecuencia y energía, el orden conceptual es:

ondas de radio → microondas → infrarrojo → luz visible → ultravioleta → rayos X → rayos gamma.

Si el ordenamos por longitud de onda, la secuencia se invierte. Las ondas de radio tienen longitudes de onda grandes; los rayos X y gamma, longitudes de onda muy cortas. Para resolver preguntas, no memorices tres listas distintas: memoriza una única relación. Si sabes que los rayos X tienen frecuencia alta, automáticamente sabes que su energía fotónica es alta y su longitud de onda pequeña.

5.3. El visible es una parte pequeña del espectro

La luz que percibe el ojo humano ocupa solo una fracción estrecha del espectro. Por debajo de su frecuencia se sitúan el infrarrojo, microondas y radio; por encima, ultravioleta, rayos X y gamma. Que una radiación sea invisible no la hace ionizante: también son invisibles las ondas de radio, la radiofrecuencia de RM o el infrarrojo. La ionización depende de la energía disponible por fotón o partícula, no de que podamos verla.

5.4. Radiofrecuencia y RM

La resonancia magnética emplea campos magnéticos y pulsos de radiofrecuencia. La radiofrecuencia pertenece al espectro electromagnético, pero sus fotones son de energía demasiado baja para producir la ionización característica de los rayos X. Por eso decir «la RM no usa radiación» es impreciso: sí utiliza radiación electromagnética de radiofrecuencia, pero no utiliza radiación ionizante. En un examen, la redacción correcta suele ser esta última.

5.5. Ultrasonido y espectro electromagnético

La ecografía trabaja con frecuencias elevadas, pero la frecuencia por sí sola no convierte una onda en radiación electromagnética. El ultrasonido es una onda mecánica de presión; la radiofrecuencia es una onda electromagnética. Ambas se miden en Hz porque ambas oscilan, pero no tienen la misma naturaleza física. Es un excelente ejemplo de por qué no basta con fijarse en la unidad: hay que saber qué magnitud y qué fenómeno se están midiendo.

6. RAYOS X Y RAYOS GAMMA: SEMEJANZAS Y DIFERENCIAS

Los rayos X y los rayos gamma son radiación electromagnética ionizante. Ambos están constituidos por fotones, carecen de masa en reposo y carga, se propagan a la velocidad de la luz en el vacío y pueden atravesar materia de forma muy superior a las radiaciones electromagnéticas de menor energía. Desde el punto de vista de su interacción, un fotón X y uno gamma de la misma energía pueden comportarse esencialmente de la misma manera.

La distinción se hace por su origen. Los rayos X se originan en procesos extranucleares, relacionados con electrones: desaceleración de electrones rápidos o transiciones electrónicas entre capas. Los rayos gamma se originan en transiciones del núcleo atómico. Esta diferencia de origen es más robusta que intentar separarlos por una frontera de energía, porque sus intervalos energéticos pueden solaparse.

En radiodiagnóstico esta diferencia tiene consecuencias operativas. Un tubo de rayos X es un generador: produce radiación cuando se establece el potencial, se acelera corriente electrónica y se realiza la exposición. Apagado el equipo, no queda una fuente radiactiva emitiendo rayos X. En cambio, una fuente radiactiva contiene núcleos inestables que continúan desintegrándose aunque no esté conectada a una red eléctrica. Esa distinción es básica en seguridad radiológica y en la clasificación de fuentes.

6.1. Propiedades generales de los rayos X

• Son radiación electromagnética ionizante.
• Son invisibles para el ojo humano.
• Se propagan en línea recta en medios homogéneos y a la velocidad de la luz en el vacío.
• No tienen carga eléctrica y por ello no se desvían por campos eléctricos o magnéticos como una partícula cargada.
• Pueden atravesar materiales opacos a la luz visible; su atenuación depende de la energía y de las propiedades del material.
• Producen ionización y excitación al transferir energía a la materia.
• Pueden producir fluorescencia en determinados materiales y generar señal en receptores de imagen.
• Su interacción con tejido puede producir efectos biológicos, fundamento de la radioprotección.

7. RADIACIONES DE PARTÍCULAS

La otra gran familia es la radiación corpuscular o de partículas. A diferencia de los fotones, está formada por partículas materiales con masa; muchas tienen además carga eléctrica. Las más importantes en física radiológica son las partículas alfa, beta, neutrones y protones. En radiodiagnóstico convencional no constituyen el haz primario, pero aparecen en medicina nuclear, radioterapia, física nuclear y en preguntas generales de radioprotección.

7.1. Partículas alfa (α)

Una partícula alfa es, esencialmente, un núcleo de helio: dos protones y dos neutrones. Tiene carga +2 y una masa muy superior a la del electrón. Al ser pesada y estar doblemente cargada produce una ionización muy densa a lo largo de un recorrido corto. Su capacidad de penetración externa es muy baja: una barrera ligera puede detenerla. Sin embargo, si un emisor alfa entra en el organismo por inhalación, ingestión o una herida, puede depositar mucha energía en un volumen pequeño de tejido.

La enseñanza útil es la aparente paradoja: alta capacidad ionizante y baja penetración. La peligrosidad no se puede juzgar solo por cuánto atraviesa una radiación. Hay que considerar si la fuente está fuera o dentro del cuerpo, su actividad, energía, distribución y tiempo de permanencia.

7.2. Partículas beta (β)

La radiación beta está formada por electrones (β⁻) o positrones (β⁺) emitidos en transformaciones nucleares. Tienen masa mucho menor que las partículas alfa y carga de módulo uno. Penetran más que las alfa, aunque mucho menos que fotones X o gamma de interés médico. Su trayectoria en la materia es irregular debido a múltiples interacciones con los electrones y núcleos del medio.

Un aspecto importante de protección es la radiación de frenado o bremsstrahlung. Un electrón rápido que se desacelera en el campo eléctrico de un núcleo puede emitir un fotón X. La probabilidad y la energía radiada aumentan en materiales de número atómico elevado. Por eso el blindaje de beta suele comenzar con un material de bajo número atómico, como plástico o metacrilato; si después se requiere atenuar fotones de frenado, puede añadirse un material más pesado.

7.3. Neutrones

El neutrón tiene masa similar a la del protón y carga eléctrica nula. Al no tener carga, no pierde energía mediante la interacción eléctrica continua que caracteriza a las partículas cargadas. Puede penetrar profundamente y transferir energía mediante colisiones con núcleos. Para reducir su energía son eficaces los materiales ricos en hidrógeno, porque los núcleos de hidrógeno tienen una masa comparable a la del neutrón y favorecen la transferencia de energía en las colisiones.

Los neutrones se consideran radiación indirectamente ionizante: no ionizan por interacción coulombiana directa como una partícula cargada, pero generan partículas secundarias cargadas y reacciones nucleares capaces de producir ionización. En radiodiagnóstico ordinario no constituyen una exposición característica, pero el concepto aparece en protección radiológica y en instalaciones de alta energía.

7.4. Protones e iones

El protón posee carga positiva y masa mucho mayor que el electrón. Se utiliza de manera especial en radioterapia por la distribución de dosis que produce al frenarse en tejido. Otros iones pesados también tienen aplicaciones terapéuticas. Aunque estos usos se apartan del núcleo de radiodiagnóstico, ayudan a consolidar el criterio de clasificación: una radiación puede ser ionizante por estar constituida por partículas cargadas de alta energía, no solo por fotones.

La tabla es orientativa y no sustituye a un cálculo de blindaje. En una pregunta general, sin embargo, permite razonar: alfa se frena con facilidad; beta requiere material ligero y atención al frenado; neutrones se moderan con materiales hidrogenados; fotones X/gamma requieren espesores y materiales elegidos en función de la energía.

8. INTENSIDAD, FLUENCIA, ENERGÍA Y LEY DEL INVERSO DEL CUADRADO

En lenguaje cotidiano se mezclan «cantidad de radiación», «intensidad» y «energía». En física radiológica conviene separarlas. La energía del fotón describe lo que transporta cada fotón. La cantidad de fotones describe cuántos hay. La fluencia relaciona el número de partículas con el área que atraviesan. La fluencia energética suma la energía que atraviesa una superficie por unidad de área. Y la intensidad, en sentido físico general, puede entenderse como energía transportada por unidad de tiempo y superficie.

8.1. Calidad y cantidad del haz

Para el opositor es útil pensar en dos ejes. La calidad del haz se relaciona con la distribución energética y capacidad de penetración. La cantidad se relaciona con el número de fotones. Dos haces pueden contener fotones de energía similar pero diferente número total; o pueden contener un número comparable de fotones con diferentes energías. En el tema 24 esta distinción se relacionará con kV, mAs, filtración y otros factores de exposición.

8.2. No confundas energía del fotón con intensidad del haz

Si duplicas el número de fotones manteniendo su espectro, aumenta la energía total transportada por el haz y su intensidad, pero no has duplicado la energía de cada fotón. Del mismo modo, un fotón de mayor energía no significa que el haz contenga más fotones. La ecuación E = h·ν se refiere a cada fotón. La exposición radiográfica depende de propiedades colectivas del haz y de la técnica empleada.

8.3. Ley del inverso del cuadrado

Cuando una fuente puede aproximarse a un punto y emite uniformemente, la radiación se reparte sobre superficies cada vez mayores. La superficie de una esfera es proporcional al cuadrado del radio. Por eso, al aumentar la distancia, la misma energía se distribuye en un área mayor y la intensidad disminuye según:

I₁/I₂ = (d₂/d₁)²

Una forma equivalente es I ∝ 1/d². Si la distancia se duplica, la intensidad se reduce a una cuarta parte; si se triplica, a una novena parte; si se reduce a la mitad, la intensidad se multiplica aproximadamente por cuatro, siempre bajo las condiciones en las que el modelo de fuente puntual resulta válido.

8.4. Ejemplos mentales de examen

Si a 1 metro recibes una intensidad relativa de 1, a 2 metros será aproximadamente 1/4; a 3 metros, 1/9; a 4 metros, 1/16. No hace falta memorizar una tabla: basta con elevar al cuadrado el factor de cambio de distancia. Si te acercas desde 2 metros a 1 metro, no «duplicas» la intensidad: la multiplicas por cuatro. Esta es una de las razones por las que la distancia es una herramienta tan eficaz de protección frente a radiación externa.

8.5. Limitaciones prácticas

La ley exacta presupone una fuente puntual, propagación geométrica simple y ausencia de efectos relevantes de absorción o dispersión entre fuente y punto de medida. En radiología clínica, el paciente puede actuar como una fuente extensa de radiación dispersa, las geometrías no son ideales y existen barreras. Aun así, la ley proporciona una aproximación conceptual fundamental y explica por qué alejarse del foco o del paciente reduce con rapidez la exposición ocupacional.

9. IONIZACIÓN, EXCITACIÓN Y DESEXCITACIÓN

Cuando la radiación transfiere energía a la materia puede producir diferentes resultados. Dos términos básicos son excitación e ionización. Distinguirlos es esencial porque el temario menciona expresamente «ionización por radiación» y porque el SAS ha preguntado por el proceso de retorno al equilibrio.

9.1. Excitación

En la excitación, un electrón ligado recibe energía y pasa a un estado energético superior, pero permanece unido al átomo. El átomo queda en un estado excitado e inestable. Posteriormente puede regresar a un nivel de menor energía y liberar la diferencia en forma de radiación electromagnética u otros procesos. La excitación modifica el estado energético sin producir un ion libre.

9.2. Ionización

En la ionización, la energía transferida es suficiente para que un electrón abandone el átomo o molécula. El resultado es un ion positivo y un electrón libre. Ese electrón puede, a su vez, producir ionizaciones secundarias si conserva suficiente energía. Por eso una interacción inicial puede originar una cascada de eventos microscópicos.

Las partículas cargadas producen ionización de manera directa mediante interacciones coulombianas con electrones atómicos. Los fotones X y gamma y los neutrones se consideran radiaciones indirectamente ionizantes: primero transfieren energía a partículas cargadas —por ejemplo electrones— y son esas partículas secundarias las que producen gran parte de la ionización posterior.

9.3. Desexcitación

Después de una excitación o de una ionización que deja una vacante electrónica, el sistema tiende a volver hacia un estado de menor energía. Un electrón de una capa más externa puede ocupar una vacante de una capa interna. La diferencia de energía entre ambos niveles debe liberarse. Puede aparecer un fotón de energía característica del elemento o transferirse energía a otro electrón. El detalle completo de estos procesos se estudia en física de la producción e interacción de los rayos X, pero aquí interesa la cadena general: estado alterado → reorganización electrónica → liberación de energía.

9.4. Ionización no equivale a radiactividad

Un tubo de rayos X puede producir radiación ionizante sin contener por ello un material radiactivo. La radiactividad es una propiedad de núcleos atómicos inestables que se transforman espontáneamente emitiendo radiación. La ionización es un efecto que una radiación suficientemente energética puede provocar en la materia. Son conceptos relacionados, pero distintos.

9.5. Ionización tampoco equivale a dosis

Que una radiación pueda ionizar no indica por sí mismo qué dosis recibe una persona. La dosis depende de cuánta energía se deposita y de cómo se distribuye, entre otros factores. Las magnitudes dosimétricas se desarrollan en el tema 16. Para este tema debes retener el mecanismo físico: la radiación ionizante puede arrancar electrones y modificar la estructura electrónica de la materia.

10. FUENTES NATURALES Y ARTIFICIALES DE RADIACIÓN

Una fuente de radiación es cualquier dispositivo, material o fenómeno capaz de emitir radiación. Desde el punto de vista del origen, se distinguen fuentes naturales y artificiales. Desde el punto de vista operativo, también es muy útil separar material radiactivo de generadores de radiación.

10.1. Fuentes naturales

La población está expuesta continuamente a radiación ionizante de origen natural. Las principales contribuciones proceden de la inhalación de radionúclidos naturales —sobre todo radón y torón y sus productos de desintegración—, la radiación externa terrestre, la radiación cósmica y la incorporación de radionúclidos naturales mediante alimentos y agua. La magnitud varía mucho con geología, altitud, características constructivas y hábitos.

El UNSCEAR 2024 Report, Volume II, Annex B, publicado el 12 de febrero de 2026, actualizó la evaluación global de exposición pública. Para fuentes naturales estima una dosis efectiva anual media característica de unos 3,0 mSv, frente a los 2,4 mSv de la evaluación anterior. La mayor contribución corresponde a la inhalación, con aproximadamente 1,8 mSv/año en la estimación característica, fundamentalmente por radón y torón. La radiación cósmica aporta alrededor de 0,3 mSv/año, la radiación terrestre externa 0,4 mSv/año y la ingestión 0,5 mSv/año en esa evaluación global. Son valores poblacionales de referencia, no una dosis individual universal.

10.2. Radiación cósmica

La radiación cósmica procede de partículas de alta energía que alcanzan la atmósfera y producen cascadas de radiación secundaria. La exposición aumenta con la altitud porque hay menos atmósfera por encima actuando como protección. Por eso la contribución cósmica es mayor en zonas elevadas y durante vuelos. Para el tema 22 basta con identificarla como fuente natural; la dosimetría ocupacional de tripulaciones o situaciones específicas pertenece a otros ámbitos.

10.3. Radiación terrestre y radionúclidos internos

La corteza terrestre contiene radionúclidos naturales de las series de uranio y torio, además de potasio-40 y otros. Emiten radiación externa y pueden incorporarse al organismo. El radón es un gas radiactivo generado en cadenas naturales de desintegración y puede acumularse en espacios interiores. Su importancia radica en la inhalación y la exposición del epitelio respiratorio a sus descendientes radiactivos.

10.4. Fuentes artificiales: generadores

Un generador de rayos X convierte energía eléctrica en energía cinética de electrones y, finalmente, una pequeña parte en radiación X. La emisión se controla mediante el funcionamiento del equipo. Al finalizar la exposición y cesar la alta tensión y corriente, el tubo no continúa emitiendo rayos X por radiactividad residual en condiciones normales de radiodiagnóstico. Esta característica diferencia un generador de una fuente radiactiva.

Los equipos de radiología convencional, fluoroscopia, mamografía y TC son fuentes artificiales de radiación ionizante basadas en generadores de rayos X. La física detallada del cátodo, ánodo, frenado y radiación característica se estudia en el tema 23.

10.5. Fuentes artificiales: radionúclidos

Los radionúclidos emiten radiación porque sus núcleos son inestables. Pueden emitir partículas alfa o beta y fotones gamma, entre otros productos. A diferencia de un generador eléctrico, no se «apagan» con un interruptor: la actividad disminuye de acuerdo con el proceso de desintegración y la vida media física. Por ello su almacenamiento, transporte, señalización y gestión requieren medidas específicas.

10.6. Fuente, haz primario, radiación dispersa y radiación de fuga

En radiodiagnóstico, una vez generado el haz conviene distinguir conceptos que el tribunal utiliza en otros temas. El haz primario o útil es el dirigido hacia el paciente y receptor. La radiación dispersa aparece cuando los fotones cambian de dirección tras interactuar con materia, especialmente el paciente. La radiación de fuga es la que atraviesa la carcasa protectora del tubo fuera de la abertura útil. Estas categorías no son «fuentes» en el mismo sentido, pero describen los orígenes inmediatos de la exposición en una sala.

Para el TER/TSID es particularmente importante recordar que, durante una exploración, el paciente puede convertirse en la principal fuente secundaria de radiación dispersa para el personal próximo. Esta idea explica el valor de la distancia, las barreras y la geometría de trabajo, que se desarrollan en protección radiológica.

11. APLICACIÓN AL TRABAJO DEL TER/TSID

El tema 22 no es una colección abstracta de fórmulas. Cada concepto tiene una traducción inmediata al trabajo diario. Saber qué cambia la energía del fotón ayuda a entender el efecto del kV; distinguir cantidad e intensidad ayuda a comprender el mAs; conocer la ley del inverso del cuadrado explica la utilidad de alejarse; reconocer que los rayos X no tienen carga evita atribuirles comportamientos propios de electrones; diferenciar fuente radiactiva y generador determina medidas de seguridad.

11.1. Radiografía y TC: fotones X

En radiografía, fluoroscopia, mamografía y TC, el paciente es atravesado por fotones de rayos X producidos en un generador. Los fotones que alcanzan el detector constituyen la información primaria de la imagen. Los que se absorben o se dispersan modifican la señal y contribuyen a la dosis. El equilibrio entre suficiente señal y mínima exposición compatible con el objetivo clínico se desarrolla en los temas de técnica y protección.

11.2. RM: campos y radiofrecuencia, no rayos X

En RM no hay tubo de rayos X. El sistema utiliza un campo magnético estático, gradientes variables y pulsos de radiofrecuencia. Todos son fenómenos electromagnéticos, pero no pertenecen al dominio ionizante de los rayos X. Esto no significa que la RM carezca de riesgos: tiene riesgos específicos por proyectiles ferromagnéticos, estimulación, calentamiento por RF, ruido acústico o criógenos, que se estudian en los temas 44-45.

11.3. Ecografía: onda mecánica

En ecografía el transductor produce ondas mecánicas de alta frecuencia. No son fotones, no forman parte del espectro electromagnético y requieren un medio para propagarse. La aplicación de gel reduce el aire entre transductor y piel porque el aire constituye una interfaz muy desfavorable para la transmisión acústica. Esta comparación entre ecografía, RM y rayos X es una de las más rentables para preguntas generales de modalidades.

11.4. Medicina nuclear: radionúclidos

En medicina nuclear la fuente puede estar dentro del paciente tras la administración de un radiofármaco. La radiación emitida por el radionúclido se detecta externamente. A diferencia de una radiografía, finalizar la adquisición no elimina de inmediato la fuente: el paciente sigue conteniendo actividad hasta que decae y se elimina biológicamente. El TSID debe diferenciar esta situación de la generación externa de rayos X.

11.5. Distancia como herramienta operativa

Cuando el personal debe permanecer en una sala durante fluoroscopia o uso de equipos móviles, pequeños cambios de distancia pueden reducir de manera importante la exposición a radiación dispersa. El razonamiento nace de la expansión geométrica de la radiación. Aun cuando el paciente no sea una fuente puntual ideal, la recomendación práctica sigue siendo clara: cuando la tarea lo permita, aumentar la distancia, combinándolo con tiempo y blindaje adecuados.

11.6. Energía y penetración

Los fotones de mayor energía tienen, en general, mayor capacidad de penetración. En un estudio radiográfico, la técnica debe adaptarse al espesor y composición de la región, al receptor y al objetivo de contraste. Pero «más energía» no significa automáticamente «mejor imagen» ni «menos dosis»: la calidad depende de muchas variables y de la optimización. Esta idea te protege frente a distractores simplistas.

11.7. De la física al control de calidad

La constancia del generador, la precisión de los factores de exposición, la filtración del haz y la reproducibilidad del sistema dependen de principios físicos del tema 22. En control de calidad se comprueba que el equipo entregue un haz con características estables y adecuadas. Por eso la física básica no está separada del ejercicio profesional: es el lenguaje con el que se entiende la calidad de imagen y la seguridad.

12. TRAMPAS FRECUENTES DE EXAMEN

12.1. «Radiación» no significa siempre «ionizante»

Radiofrecuencia e infrarrojo son radiación electromagnética y no son radiaciones ionizantes. La palabra «radiación» no basta para clasificar el riesgo. El examen puede presentar una modalidad y pedir si utiliza radiación ionizante: radiografía/TC sí; RM no; ecografía no.

12.2. Rayos X no son electrones

Los electrones participan en la producción del haz, pero el haz que sale de la ventana del tubo está formado por fotones X. El electrón tiene masa y carga negativa; el fotón no tiene carga ni masa en reposo. Por ello un campo magnético desvía electrones, pero no desvía directamente fotones X.

12.3. Intensidad no es energía de cada fotón

Un haz más intenso puede significar más fotones por unidad de área y tiempo. La energía de cada fotón depende de su frecuencia. El distractor típico afirma que aumentar la intensidad aumenta la energía individual de cada fotón: eso no se deduce de la intensidad.

12.4. Frecuencia y longitud de onda cambian en sentido opuesto

Si aumenta la frecuencia y la velocidad permanece constante, la longitud de onda disminuye. Como E = hν, además aumenta la energía. Por tanto: alta frecuencia = alta energía = corta longitud de onda.

12.5. X y gamma se distinguen por origen

No uses una frontera energética rígida. Los rangos pueden solaparse. En preguntas conceptuales, X es de origen electrónico/extranuclear y gamma de origen nuclear.

12.6. Alfa: mucha ionización, poca penetración

Que penetre poco no significa que sea «débil». La partícula alfa deposita energía intensamente en una distancia corta. Externamente la piel la frena; internamente puede ser muy perjudicial. La pregunta puede invertir intencionadamente penetración e ionización.

12.7. Neutrón: sin carga, pero no «no ionizante»

El neutrón carece de carga, pero puede producir ionización indirecta mediante partículas secundarias. Carga cero no equivale a radiación no ionizante. Lo mismo ocurre con fotones X y gamma: también carecen de carga y son ionizantes.

12.8. Generador de rayos X no es fuente radiactiva

Un tubo produce rayos X cuando funciona. Un radionúclido emite por desintegración nuclear espontánea. Si la pregunta dice que el tubo «queda radiactivo» después de la exposición como fuente habitual, la afirmación es incorrecta.

12.9. Ley del inverso del cuadrado

Duplicar distancia no reduce a la mitad: reduce a una cuarta parte. Triplicar no reduce a un tercio: a una novena parte. Y acercarse a la mitad multiplica por cuatro, no por dos.

12.10. El dato de fondo natural cambió en la evaluación publicada en 2026

La cifra clásica de 2,4 mSv/año aparece en materiales antiguos. La evaluación de UNSCEAR publicada en febrero de 2026 da unos 3,0 mSv/año como promedio característico mundial de fuentes naturales. En preguntas históricas puede aparecer la cifra anterior, pero si se pregunta por la referencia actual hay que contextualizar la actualización.

13. IDEAS CLAVE, MAPA CONCEPTUAL Y REPASO

13.1. Ideas clave que debes poder decir sin mirar

• Radiación es energía que se propaga; puede ser electromagnética o corpuscular.
• Ionizar significa arrancar electrones y formar iones.
• Los rayos X y gamma son fotones de radiación electromagnética ionizante.
• La RM usa campo magnético y radiofrecuencia, no radiación ionizante.
• La ecografía usa ondas mecánicas; no pertenece al espectro electromagnético.
• En una onda electromagnética, campo eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí y a la propagación.
• En el vacío, todas las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz.
• c = λ·ν y E = h·ν: alta frecuencia implica alta energía y corta longitud de onda.
• La energía individual del fotón no debe confundirse con la intensidad del haz.
• Rayos X y gamma se diferencian fundamentalmente por el origen, no por una frontera fija de energía.
• Alfa y beta son radiaciones de partículas; los rayos X no.
• Alfa: alta ionización, baja penetración. Beta: mayor penetración y posible bremsstrahlung en materiales de alto Z.
• Los neutrones no tienen carga, pero son radiación ionizante indirecta.
• La intensidad de una fuente puntual disminuye aproximadamente con el inverso del cuadrado de la distancia.
• Excitación: el electrón sube de nivel pero permanece ligado; ionización: el electrón abandona el átomo.
• Radiactividad e ionización son conceptos distintos.
• Un generador de rayos X deja de emitir cuando cesa la exposición; un radionúclido sigue emitiendo según su desintegración.
• UNSCEAR 2024 Report Vol. II, publicado en 2026: exposición natural media característica mundial ≈ 3,0 mSv/año, dominada por inhalación de radón/torón.

13.2. Perlas oficiales del tema

El patrón de las preguntas reales es muy claro: el SAS no exige en este tema matemática compleja. Exige relaciones conceptuales muy limpias y capacidad para distinguir magnitudes que suenan parecidas. El opositor que domina cinco pares —onda/partícula, energía/intensidad, X/gamma, excitación/ionización y fuente radiactiva/generador— cubre gran parte de las trampas previsibles.

14. REFERENCIAS Y VIGENCIA DE FUENTES

14.1. Fuentes utilizadas

• UNSCEAR. UNSCEAR 2024 Report, Volume II. Annex B: Evaluation of public exposure to ionizing radiation. Publicado el 12 de febrero de 2026. Referencia para la actualización de exposición natural mundial: total característico ≈ 3,0 mSv/año y predominio de inhalación de radón/torón.
• IAEA. Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards (GSR Part 3). Referencia para el concepto regulatorio de radiación ionizante y su alcance: rayos X, gamma y partículas ionizantes.
• IAEA. Material formativo sobre conceptos básicos de radiación ionizante y producción de radiación: clasificación de alfa, beta, gamma, neutrones y rayos X; diferencia entre generadores y fuentes radiactivas.
• Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 4.ª ed. Wolters Kluwer. Referencia de física de imagen médica para relaciones entre energía, frecuencia, interacción y producción de rayos X.
• Exámenes oficiales SAS de Técnico/a Especialista en Radiodiagnóstico: 2018 libre; 2021 libre (cuadernillo 22003, citado como 2021 según el contrato del proyecto); APES 2023; 2025 libre. Letras contrastadas con plantillas definitivas del corpus del proyecto.

14.2. Vigencia y límites de este tema

Comprobación: septiembre de 2026. Este tema es principalmente de física básica y por tanto sus relaciones fundamentales son estables. La actualización temporal relevante es la evaluación de exposición natural de UNSCEAR, publicada el 12/02/2026. La cifra histórica de 2,4 mSv/año se mantiene como referencia de evaluaciones anteriores, pero no se usa aquí como valor actual.

El tema no desarrolla límites legales de dosis, clasificación de zonas ni niveles de referencia diagnósticos, que pertenecen a los temas 16-18. Tampoco desarrolla en detalle los mecanismos de producción del espectro de rayos X, que corresponden al tema 23, ni los efectos biológicos, que corresponden al tema 15. Esta delimitación evita duplicidades y ayuda a estudiar cada concepto en el bloque donde el programa oficial lo sitúa.

14.3. Palabras clave

Radiación · radiación ionizante · energía · conducción · convección · campo eléctrico · campo magnético · onda electromagnética · frecuencia · periodo · longitud de onda · amplitud · velocidad de la luz · fotón · constante de Planck · espectro electromagnético · rayos X · rayos gamma · radiofrecuencia · partículas alfa · partículas beta · neutrones · protones · intensidad · fluencia · ley del inverso del cuadrado · excitación · ionización · desexcitación · radiación característica · radiactividad · fuente natural · radón · radiación cósmica · generador de rayos X · fuente radiactiva.