Radiación divergente

Qué es la divergencia de un haz

El término procede del latín divergere, compuesto por di- (separación en varias direcciones) y vergere (inclinarse, tender hacia), y designa el hecho de irse apartando progresivamente. Aplicado a la radiación, describe la geometría de un haz emitido desde un punto casi puntual, como el foco de un tubo de rayos X: los fotones no viajan en un único haz paralelo, sino que se abren en forma de cono desde su origen. Cuanto mayor es la distancia recorrida, mayor es el área que cubre el haz y menor la cantidad de fotones que atraviesa cada unidad de superficie.

La ley del inverso del cuadrado

Esta relación entre distancia e intensidad se rige por la ley del inverso del cuadrado, válida para cualquier fenómeno que se propague desde una fuente puntual en todas direcciones, ya sea sonido, luz o radiación ionizante. La energía total emitida se reparte sobre una superficie esférica cuya área crece con el cuadrado de la distancia al foco. Como resultado, la intensidad que recibe una superficie dada disminuye también con el cuadrado de esa distancia: al duplicar la distancia entre el foco y el paciente, la intensidad del haz se reduce a la cuarta parte, no a la mitad.

No es exclusiva de la radiación ionizante. Rige igual para una lámpara, un altavoz o un foco de radiación infrarroja: cualquier fuente que emita energía de forma puntual y omnidireccional pierde intensidad de la misma manera predecible con la distancia.

Consecuencias prácticas de la divergencia

La naturaleza divergente del haz tiene una segunda consecuencia, distinta de la pérdida de intensidad: la magnificación geométrica. Como los rayos no son paralelos, la imagen proyectada sobre el detector resulta siempre algo más grande que el objeto real, y ese aumento depende de la distancia entre el foco, el objeto y el detector. Cuanto más cerca esté el objeto del foco emisor y más lejos del detector, mayor es la magnificación resultante.

La divergencia también genera un cierto desenfoque geométrico en los bordes de las estructuras, conocido como penumbra, cuyo tamaño depende del punto focal del que parte el haz: un foco más pequeño produce bordes más nítidos, porque la divergencia relativa desde cada punto del foco es menor. Es la razón por la que el tamaño del punto focal es un parámetro que se controla con cuidado en el diseño de los equipos de imagen.

Preguntas frecuentes

¿Se puede evitar la divergencia de un haz?

No del todo. Es consecuencia directa de emitir energía desde una fuente de tamaño finito. Se puede reducir con colimadores, que recortan el haz a la zona de interés, pero no eliminan la apertura geométrica inherente a toda fuente puntual.

¿Qué relación tiene la divergencia con la dosis que recibe el personal?

Una relación directa. Por la ley del inverso del cuadrado, alejarse unos pasos de la fuente de radiación reduce la dosis recibida de forma mucho más marcada de lo que la intuición sugiere: doblar la distancia no reduce la dosis a la mitad, sino a la cuarta parte.

¿Existe algún tipo de radiación que no sea divergente?

Sí. Un haz colimado o un láser bien enfocado se aproxima a un conjunto de rayos paralelos, con divergencia mínima. En la práctica ningún haz físico real es perfectamente paralelo, pero la divergencia puede reducirse hasta valores muy pequeños con la óptica adecuada.

Referencias

1. Real Academia Española. Divergir. Diccionario de la lengua española.
2. Wikipedia. Ley de la inversa del cuadrado.
3. Facultad de Odontología, Universidad Nacional de Cuyo. Radiaciones ionizantes: rayos X. Material docente.