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DisciplinaRadioprotecao Basica8 materiais92 seguidores
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1 
 
AULA 2/3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO GAMA E X COM A 
MATÉRIA (continuação ...) 
 
 
2 
Decaimento gama do 137Cs 
 
3 
Ondas Eletromagnéticas 
)sin( tkxEEE oy \uf077\uf02d\uf03d\uf03d
)sin( tkxBBB oz \uf077\uf02d\uf03d\uf03d
cv
oo
\uf03d\uf03d
\uf065\uf06d
1
c = 3.00 x 108 m/s 
Características das ondas eletromagnéticas: 
\u2022São formadas por campos elétricos e campos magnéticos 
variáveis. 
\u2022O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético. 
\u2022São ondas transversais (os campos são perpendiculares à 
direção de propagação). 
\u2022Propagam-se no vácuo com a velocidade "c" . 
\u2022Podem propagar-se num meio material com velocidade 
menor que a obtida no vácuo 
 
Constituída por vibrações simultânea de campos magnético e elétrico, perpendiculares entre si 
4 
Espectro Eletromagnético 
5 
Espectro Eletromagnético 
As radiações eletromagnéticas ionizantes de interesse são os raios-X e a radiação gama 
6 
 
Radiação de infravermelha de uma pessoa 
Esta imagem é do Infrared 
Processing and Anaysis Center at 
California Institute of 
Technology. É uma imagem 
infravermelha de uma pessoa 
segurando um fósforo. A imagem 
tem um código de cores para 
mostrar as diferenças de 
temperatura. Notem o braco e o 
vermelho profundo na chama e 
na palma da mão da pessoa, onde 
os vasos sanguíneos estão mais 
próximos à superfície da pele. 
Notem também o azul dos seus 
óculos frios. 
Homem e chama no 
Infravermelho 
7 
Primeira radiografia de parte do corpo humano 
8 
Maxwell \u2013 Modelo Clássico 
 
A taxa de energia transportada por unidade de área, por uma onda eletromagnética, é descrita por um vetor , 
chamado de vetor de Poynting, e é 
 
 
 
 
z
x
y
E
B
v
x
y
E
B
v
EB
1
S
BE
BE
1
S
o
o
\uf06d
\uf03d
\uf05e
\uf0b4
\uf06d
\uf03d
\uf0ae\uf0ae
\uf0ae\uf0ae\uf0ae
datransporta.energia
)amplitude(EQuanto
E
c
1
Sc
B
E
,sesabe
2
o
\uf02b
\uf03e
\uf06d
\uf03d\uf0ae\uf03d
\uf02d
Pacote de energia localizado \u2013 Fóton \u2013 Modelo Quântico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
z 
x 
Fóton com 
energia h\uf06e 
9 
A energia da radiação eletromagnética é na realidade 
transportada em pequenos \u201cpacotes\u201d, chamados fótons. Se a 
radiação tem uma frequência \uf06e (e comprimento de onda \uf06c = 
c/f) a energia de cada fóton é 
E = h \uf06e = hc / \uf06c -- 
z
x
y
E
B
v
x
y
E
B
v
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
z 
y 
x 
y 
\uf028 \uf029eVE
1024,1
)(
6\uf02d\uf0b4
\uf03dm\uf06c
h = constante de Planck 
h = 6,625x10-34 J.s 
10 
Decaimento \uf067 
São formas de radiação eletromagnéticas, com comprimento 
de ondas muito pequeno, de origem nuclear. 
 
É uma forma de energia quantizada em \u201cpacotes\u201d chamados 
fótons. 
 
\uf0deMassa : mo = 0 
 
\uf0deMomento linear : 
 
\uf0de Energia do fóton é dada por h\uf06e, onde h é a constante de Plank 
e \uf06e é a frequência de seu movimento ondulatório 
c
h\uf06e
\uf06c \uf03d\uf03d
hp
11 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
4He Nucleo 
Raio Gama 
Decaimento Gama 
 Quando um núcleo decai por emissão de radiação alfa ou beta, geralmente o 
núcleo residual tem seus nucleons fora da configuração de equilíbrio \u2013 estão 
alocados em estados excitados. 
Assim para atingir o estado fundamental, emitem a energia excedente sob a 
forma de radiação eletromagnética, denominada radiação gama 
12 
Decaimento Gama 
 
 
 A emissão de fótons gama é o resultado de um 
processo de estabilização do núcleo-filho ao término 
do decaimento radioativo 
 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
4He Nucleo 
Raio Gama 
13 
decaimento 
Número atômico, Z 
energia 
ESQUEMA DE DECAIMENTO 
Pai 
Filho 
Filho excitado 
Raio gama 
Estado fundamental 
Energia bem definida: 
 
 \uf06e\uf067 h\uf03d\uf02d\uf03d fi EEE
Núcleo 
14 
 
Intensidade relativa das radiações 
 
A intensidade relativa da radiação 3 é obtida por, 
I3 = (p\uf0621 · p\uf0671) + (p\uf0622 · p\uf0673) = (0,20 · 0,80) + (0,30 · 1,00) = 0,46 
O número de radiações 3 emitidas, representa 46% das radiações resultantes da atividade total de X na 
amostra. 
 
15 
Os decaimentos \uf061 e \uf062 são frequentemente 
acompanhados da emissão de fótons gama. 
Isso se deve ao fato que o núcleo-filho geralmente 
nasce num estado excitado e libera a energia que 
possuia a mais em relação ao estado fundamental 
16 
Conversão Interna
37Cs - 6,5 % Ocorre a transição beta diretamente para o estado fundamental do núcleo 
filho 137Ba 
93,5% ocorre a transição beta para o 2a. estado excitado 
 
Desexcitação Nuclear do 137Ba 
90% da vezes o estado fundamental é atingido por meio de transições gama \u2013 662 keV 
 
 
10% decai pelo processo de emissão de um elétron de conversão \u2013 
 
A Produção de fótons por decaimento: 
0,935\uf0b40,90 = 0,85 
 
 
17 
- Compete com a emissão gama 
18 
+ 
+ + 
Raio X característico (fóton) 
h\uf06e\u2019 = EL - EK 
Eke = h\uf06e - EB 
Representação do processo de conversão interna e da emissão de 
raios X característicos 
h\uf06e 
19 
Interação com raios X e \uf067
Raios \uf067 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
20 
EFEITO FOTOELÉTRICO +
++
\uf0b7 Fóton cede toda energia a um elétron (camada K) e desaparece. 
 
 Eke = h\uf06e - EB 
 
\uf0b7 Efeito predominante para raios-X e raios-\uf067 de baixa energia (100 keV) 
e para elementos químicos de elevado número atômico Z 
 
 
3
4
fotoel
E
z
\uf061\uf073
Decresce rapidamente com 
o aumento de energia 
21 
EFEITO COMPTON 
+ 
+ + 
+ 
+ + 
+ 
+ + 
 
Como espalhamento entre duas partículas clássicas 
 
22 
 
Energia do fóton espalhado Energia cedida ao elétron 
\uf071\uf040 0 \uf0ae hv\u2019 \uf0bb hv e Ee \uf0bb 0 (transf. mínima) 
pouca energia transferida ao elétron 
2
o
'
m
2hv
 1
hv
hv
c
\uf02b
\uf03d\uf0ae\uf03d \uf070\uf071 \uf0f7\uf0f7
\uf0f8
\uf0f6
\uf0e7
\uf0e7
\uf0e8
\uf0e6
\uf02b
\uf03d\uf0ae\uf03d
2
o
2
o
e
hv/m21
2hv/m
hvE
c
c\uf070\uf071
\uf028 \uf029\uf066\uf06e
\uf06e
\uf06e
cos1
cm
h
1
h
 'h
2
o
\uf02d\uf02b
\uf03d
\uf028 \uf029
\uf0f7
\uf0f7
\uf0f7
\uf0f7
\uf0f8
\uf0f6
\uf0e7
\uf0e7
\uf0e7
\uf0e7
\uf0e8
\uf0e6
\uf02d\uf02b
\uf02d
\uf03d
)cos1(
cm
h
1
cos1
cm
h
hE
2
o
2
o
e
\uf066
\uf06e
\uf066
\uf06e
\uf06e
23 
PRODUÇÃO DE PARES 
( Energia criando matéria ! ) 
 
Fótons com E = 1.022
Positron (+)
511 keV
511 keV
Eletron (-)
\uf06b \uf0b5 EZ2f(E,Z) 
A criação de pares ocorre para altas energias e para elementos de grande número atômico. 
 
+ Ek 
+ Ek 
24 
Positron
511 keVE = mc2
Electron
511 keV
ANIQUILAÇÃO DE PARES 
(Matéria se convertendo em energia matéria) 
 
25 
Importância relativa dos diversos processos de 
interação dos fótons com a matéria 
Fótoelétrico : E\uf067 < 200 keV 
Compton : 200 keV < E\uf067 < 5 MeV 
Produção de Pares : E\uf067 > 5 MeV 
Interação igualmente 
provável 
26 
Blindagem para radiação 
gama ou X 
 
27 
28 
Processos integrados de interação 
29 
GRANDEZAS E UNIDADES PARA 
 
USO EM RADIOPROTEÇÃO 
30 
É o número de transformações nucleares por unidade de tempo 
que ocorre numa amostra de qualquer material radioativo 
Atividade de uma Amostra, A, 
ou taxa de decaimento 
teAtA \uf06c\uf02d\uf03d 0)(
Antiga : Curie ( Ci ) 
 1 Ci = 3,7\uf0b41010 desintegrações por segundo 
Nova : becquerel ( Bq ) 
 
1Bq = 1 desintegração por segundo 
 
 
é utilizada para expressar