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INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA

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INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA. ESCALA DO TEMPO. Interação da radiação com a matéria. Eletromagnética (raios X e g ) Partículas carregadas (e - , a , d, etc) Nêutrons. Radiação Ionização: remoção completa de um ou mais elétrons de valência

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Presentation Transcript
intera o da radia o com a mat ria1
Interação da radiação com a matéria

Eletromagnética (raios X e g)

Partículas carregadas (e-, a, d, etc)

Nêutrons

Radiação

Ionização: remoção completa de um ou mais elétrons de valência

Excitação: os elétrons são levados a níveis com energias mais altas

intera o com n utrons
Interação com nêutrons

Classificação segundo a energia

lentos 0,03 eV < n < 100 eV

intermediários 100 eV < n < 10 eV

rápidos 10 keV < n < 10 keV

alta energia n > 10 MeV

ou

térmicos n 0,025 eV

epitérmicos 1 eV <n < 100 keV

rápidos n > 100 keV

Interagem por colisão direta com o núcleo

intera o com part culas carregadas
Interação com partículas carregadas

Pesadas a, p, d, etc

Leves e

Partículas pesadas tem menor velocidade que um elétron de mesma energia, portanto ionizarão um número maior de átomos ao longo de seu percurso que será aproximadamente linear.

slide5
Elétrons perdem energia através de uma série de colisões que defletam do processo original, causando uma série de ionizações secundárias.

elétron

incidente

absorvedor

intera o com raios x e g
Interação com raios X e g

Raios g são radiações eletromagnéticas que acompanham transições nucleares.

Raios X são radiações eletromagnéticas que companham transições eletrônicas.

Principais processos competitivos

Efeito fotoelétrico

Efeito Compton

Produção de pares

efeito fotoel trico
Efeito fotoelétrico

Acontece quando a radiação X, transfere sua energia total para um único elétron orbital ejetando-o do átomo com velocidade (processo de ionização). O processo de troca de energia pela equação: Ec = h.f - Elig , sendo Ec a energia cinética, h.f a energia do raio X incidente e Elig a energia de ligação do elétron ao seu orbital Este elétron expelido do átomo é denominado fotoelétron e poderá perder a energia recebida do fóton, produzindo ionização em outros átomos

A direção de saída do fotoelétron com relação à de incidência do fóton, varia com a energia deste.

efeito compton
Efeito Compton

Quando a energia da Radiação X aumenta, o espalhamento Compton torna-se mais freqüente que o efeito fotoelétrico. O efeito Compton é a interação de um raio X com um elétron orbital onde parte da energia do raio X incidente é transferida como energia cinética para o elétron e o restante é cedida para o fóton espalhado, levando-se em consideração também a energia de ligação do elétron. O fóton espalhado terá uma energia menor e uma direção diferente da incidente.

produ o de pares
Produção de pares

A produção de pares ocorre somente quando fótons de energia igual ou superior a 1,02 MeV passam próximos a núcleos de elevado número atômico. Nesse caso, a radiação X interage com o núcleo e desaparece, dando origem a um par elétron-pósitron com energia cinética em diferente proporção. O pósitron e o elétron perderão sua energia cinética pela ionização e excitação.

energia do f ton nos processos competitivos
Energia do fóton nos processos competitivos

120

100

Produção de

pares

dominante

Efeito fotoelétrico

dominante

80

Z do absorvedor

60

40

Efeito Compton

dominante

20

0,01

0,05

0,1

0,5

1

5

10

50

100

Energia do fóton, MeV

slide11

EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO

ESTOCÁSTICOS

São aqueles cuja probabilidade de ocorrer aumenta com a dose, sem porém a existência de um limiar de dose. Exemplos: efeitos hereditários, aparecimento de câncer

NÃO ESTOCÁSTICOS

São aqueles cuja severidade depende da dose e que apresentam um limiar de dose. Exemplos: mortalidade animal, distúrbios imunológicos.

energia dos diferentes tipos de radia o
Energia dos diferentes tipos de radiação

Comprimento de onda Energia do fóton Radiação

(m) (eV)

superior a 3 x 10-1 inferior a 4,1 x 10-6 Ondas de

radiofrequência

3 x 10-1 3 x 10-3 4,1 x 10-6  4,1 x 10-4 Microondas

3 x 10-3 7,6 x 10-7 4,1 x 10-4  1,6 Infravermelha

7,6 x 10-7 4 x 10-7 1,6  3,1 Luz visível

4 x 10-7 10-8 3,1  123,2 Ultravioleta

inferior a 10-8 superior a 123,2 Raios X e 

A-400  320nm

B-320 290 nm

C-290  200nm

unidades
UNIDADES

RAD  unidade de dose absorvida sendo essa definida pela razão d/ dm, onde d é a energia média distribuída pela radiação à massa dm.

1 rad = 100 erg/g

GRAY  nova unidade de dose absorvida usada em substituição ao rad.

1Gy = 100 rad

ROENTGEN  unidade de exposição e está relacionada à habilidade de raios X ionizarem o ar; para raios X e g, uma exposição de IR resulta numa dose absorvida de 1 rad em água ou tecido mole.

ELETRON VOLT  é a energia adquirida por um elétron ao atravessar uma diferença de potencial de 1 v.

1 eV= 1,6 x 10-12 J

slide18
CURIE  é uma unidade de taxa de decaimento radioativo de um nuclídeo que possui 3,7 x 1010 desintegrações/segundo.

1 Ci = 3,7 x 1010 desint./s

MEIA - VIDA  tempo médio para que metade dos átomos de um elemento radioativo decaiam.

T 1/2 = (ln2)/l , onde l é a constante de decaimento

BEQUEREL  unidade de atividade

1 bq = 3,7 x 10-10 Ci

ROENTGEN EQUIVALENT MAN  unidade de dose que tenta expressar todos os tipos de radiação numa escala comum.

DREM = DRAD x QF

slide19

RELAÇÕES DE UNIDADE

DL50/30 (seres humanos): 4 Gy = 400 rad = 4 Sv (para radiação eletromagnética)

1 mSv = 0,1 rem = 0,1 rad = 0,1 cGy (para radiação eletromagnética)

Antiga Nova Símbolo Relação

doses limites
DOSES LIMITES

TRABALHADORES: 50 mSv/ano ou média de 20mSv/5 anos

PÚBLICO: 1 mSv/ano

valores de exposi o natural
VALORES DE EXPOSIÇÃO NATURAL

RADÔNIO: 0,2 a 500 mSv/ano; (222Ra libera radônio)

BG NATURAL: 1 a 2 mSv/ano podendo chegar a 20 mSv/ano

MATERIAL DE CONSTRUÇÃO: 0,2 a 1 m Sv/ano

USINA NUCLEAR: 0,001 a 0,01 mSv/ano

RX DE TÓRAX: 0,05 a 0,2 mSv/exame

LEITE PODE CONSUMIR ATÉ : 100 Bq/l

CARNE PODE CONSUMIR ATÉ: 300 bq/kg (podendo chegar a 1000 em alguns países)

exposi o humana radia o acidentes nucleares
Exposição humana à radiação - acidentes nucleares

BOMBA DE NAGAZAKI

ACIDENTE DE CHERNOBIL

slide24

BOMBA DE

HIROSHIMA

BOMBA DE

NAGAZAKI

expectativa de perda de vida por diversos motivos
CAUSA DIAS

Ser homem solteiro 3500

Homem fumante 2250

Doenças do coração 2100

Ser mulher solteira 1600

Ter sobrepeso em 30% 1300

Ser mineiro de carvão 1100

Ter câncer 980

Ter sobrepeso em 20% 900

Escolaridade (8a. Série) 850

Mulher fumante 800

Ser pobre 700

Hemorragia cerebral 520

Viver em estado desfavorável 500

Fumar charutos 330

Acidentes em trab. arriscado 300

Fumar cachimbo 220

Comer 100 cal/dia A MAIS 210

Acidentes com veículos mot. 207

Pneumonia – gripes 141

Alcoolismo 130

Acidentes domésticos 95

Suicídios 95

Diabete 95

Homicídios 90

Uso impróprio de drogas 90

Acidentes de trabalho 74

CAUSA DIAS

Afogamento 41

Trab. ocup. com mat. rad. 40

Quedas 30

Acidentes com pedestres 37

Trab. seguro – acidentes 30

Fogo – queimaduras 27

Geração de energia 24

Uso ilícito de drogas 18

Envenenamento (sol. – líq) 17

Sufocamento 13

Acid. com armas de fogo 11

Radiação natural 8

Raios X médicos 6

Envenenamento (gás) 7

Café 6

Anticoncepcionais 5

Acidentes c/ bicicletas, motos 5

Combinação de todas catástrofes 3,5

Bebidas dietéticas 2

Acidentes com reatores 2

Radiação da ind. nuclear 9

Teste papanicolau p/ mulher -4

Alarme de fumaça nos lares -10

Sistema protetor em carros -50

Melhoria em segurança (1966-1976) -110

Unidade móvel cardio-clín. -125

Expectativa de perda de vida por diversos motivos
energia da radia o para causar dano
Energia da radiação para causar dano

O efeito biológico da radiação não se deve à quantidade de energia absorvida, mas ao tamanho do fóton ou a quantidade de energia armazenada

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