Física das Radiações

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INTRODUÇÃO
Nos bastidores da realidade aparente, um mundo invisível de partículas e energia se desdobra.
Embarcaremos em uma jornada fascinante para explorar o átomo, a radiação e os modelos atômicos que
moldaram nossa compreensão do universo.
A história da radiação é um �o condutor, desde os experimentos pioneiros de Roentgen com raios X até a
explosão de descobertas que transformaram a física do século XX. Ao longo do caminho, desvendamos os
mistérios da luz, do calor e das partículas subatômicas que compõem a matéria.
Os modelos atômicos, propostos por visionários como Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr, revelam como os
átomos são organizados e como interagem. Profundamente entrelaçados na estrutura atômica, elétrons
orbitam núcleos, criando um mundo de possibilidades e fenômenos inexplorados.
Prepare-se para uma exploração emocionante da estrutura atômica e da radiação que permeia nosso cosmos,
enquanto desvendamos os segredos do mundo subatômico que moldou nossa compreensão da matéria e da
energia.
Aula 1
INTRODUÇÃO À RADIOATIVIDADE
Nos bastidores da realidade aparente, um mundo invisível de partículas e energia se desdobra.
Embarcaremos em uma jornada fascinante para explorar o átomo, a radiação e os modelos atômicos
que moldaram nossa compreensão do universo.
INTRODUÇÃO À RADIAÇÃO E À RADIOATIVIDADE
 Aula 1 - Introdução à radioatividade
 Aula 2 - Física atômica e nuclear
 Aula 3 - Radiação corpuscular
 Aula 4 - Radiação eletromagnética
 Aula 5 - Revisão da unidade
 Referências
RADIAÇÃO, MODELOS E PARTÍCULAS
A história da radiação está intrinsecamente ligada à evolução do nosso entendimento acerca do átomo e seus
constituintes. Ao longo dos séculos, a busca por compreender a natureza da matéria e sua estrutura levou ao
desenvolvimento de modelos atômicos e à descoberta da radiação, desvendando um mundo de fenômenos
complexos e intrigantes.
Esse fenômeno emergiu em 1896, quando o cientista Antoine-Henri Becquerel descobriu que um mineral
contendo urânio (sais de urânio) escurecia uma chapa fotográ�ca sem luz. O seu trabalho seguiu de perto a
descoberta dos raios X por Wilhelm Conrad Roentgen, físico alemão, em 1895. 
Roentgen realizava experimentos com um tubo de raios catódicos quando percebeu algo extraordinário. Ele
notou que um pedaço de papel coberto com um composto de platina �cou iluminado mesmo estando a certa
distância do tubo. Ele percebeu que raios invisíveis estavam sendo emitidos pelo tubo, e eram capazes de
atravessar materiais sólidos e criar imagens nas superfícies fotossensíveis. Roentgen chamou esses raios de
"raios X", utilizando a notação matemática para algo desconhecido. Ele rapidamente percebeu as aplicações
médicas desse fenômeno e produziu a primeira imagem de raio X, que retratava os ossos da mão de sua
esposa. A notícia se espalhou, e os raios X foram utilizados tanto para diagnóstico médico quanto para
pesquisa cientí�ca. 
Figura 1 | Primeira radiogra�a realizada por Roentgen da mão da sua esposa, 1895
Fonte: National Library of Medicine ([s. d.], [s. p.]).
Esse fenômeno intrigante marcou o ponto de partida da pesquisa radioativa e provocou questões a respeito
da natureza da matéria e sua estrutura interna. Essas investigações culminaram no desenvolvimento do
conceito de radioatividade. Marie Curie e Pierre Curie desvendaram os elementos radioativos polônio e rádio,
contribuindo signi�cativamente para uma ampliação da compreensão da radioatividade.
Já no campo das partículas, os primeiros indícios de investigação da estrutura da matéria remontam à Grécia
Antiga, com �lósofos como Leucipo e Demócrito, que propuseram a ideia de que a matéria era composta por
partículas indivisíveis chamadas átomos. No entanto, foi somente no início do século XIX que as investigações
cientí�cas mais sistemáticas começaram a ganhar destaque.
No �nal do século XIX, cientistas como J. J. Thomson e Ernest Rutherford deram passos signi�cativos na
compreensão da estrutura atômica. Thomson propôs o modelo do “pudim de passas", sugerindo que os
átomos eram esferas carregadas positivamente com elétrons incrustados. Por outro lado, Rutherford realizou
o famoso experimento da dispersão alfa, demonstrando que a maior parte da massa e carga positiva de um
átomo estava concentrada em um núcleo pequeno e denso, enquanto os elétrons orbitavam ao redor dele.
O modelo atômico de Rutherford também deu origem a uma nova questão: como os elétrons mantêm suas
órbitas estáveis ao redor do núcleo? A resposta veio com o desenvolvimento da mecânica quântica, com
cientistas como Niels Bohr propondo um modelo em que os elétrons ocupavam órbitas discretas e
quantizadas.
No decorrer do século XX, modelos atômicos mais re�nados foram propostos, culminando no modelo
atualmente aceito, o modelo padrão da física de partículas. Esse modelo descreve o átomo como composto
por um núcleo central contendo prótons e nêutrons, responsáveis pela massa, cercado por elétrons
orbitais em níveis de energia quantizados. Os elétrons não seguem trajetórias de�nidas, mas sim
distribuições de probabilidade ao redor do núcleo. 
DO INDIVISÍVEL ÀS NUVENS DE ELÉTRONS
Em 1803, o cientista John Dalton desenvolve um modelo atômico chamada “bolha de bilhar”. Seu modelo
descrevia átomos como esferas indivisíveis e distintas, cada uma com uma massa e propriedades especí�cas.
O avanço para a compreensão das propriedades elétricas dos átomos veio com os experimentos de J. J.
Thomson no �nal do século XIX. Ele descobriu os elétrons e propôs o modelo do “pudim de passas", no qual
os elétrons estavam incrustados em uma esfera de carga positiva, semelhante a passas em um pudim.
O experimento de dispersão alfa de Ernest Rutherford em 1911 trouxe uma revelação chocante. Ele descobriu
que a maior parte da massa e da carga positiva de um átomo estava concentrada em um núcleo pequeno e
denso, enquanto os elétrons orbitavam a uma distância considerável desse núcleo. Esse modelo planetário do
átomo representou um avanço signi�cativo, mas ainda não conseguia explicar a estabilidade dos elétrons em
órbita.
O nêutron foi descrito por Pauli em 1930 e descoberto em 1932 por James Chadwick.
A mecânica quântica, desenvolvida na primeira metade do século XX por cientistas como Niels Bohr e Werner
Heisenberg, trouxe uma compreensão mais profunda da estrutura atômica. O modelo de Bohr introduziu a
ideia de que os elétrons ocupavam níveis de energia discretos, ou órbitas, ao redor do núcleo, explicando sua
estabilidade. No entanto, essa teoria também revelou as limitações do modelo clássico e a necessidade de
uma abordagem quântica.
Figura 2 | Modelos atômicos
Fonte: Wikimedia Commons.
Em paralelo ao desenvolvimento do modelo atômico, o próprio conceito de radioatividade foi sendo
modi�cado com as pesquisas pós Marie Curie acerca da radioatividade. Novos elementos radioativos foram
identi�cados, e os estudos levaram ao desenvolvimento de tecnologias como a radioterapia no tratamento do
câncer e a datação por carbono-14, fundamental em arqueologia e geologia. A compreensão da radiação
também levou à criação de reatores nucleares para geração de energia e à bomba atômica, marcos na história
da física e da humanidade.
Em função desse desenvolvimento histórico, o modelo atômico moderno, baseado na teoria quântica,
descreve os elétrons como nuvens de probabilidade em torno do núcleo, em vez de órbitas de�nidas. A teoria
quântica também levou à descoberta de partículas subatômicas, culminando no modelo padrão da física de
partículas.
Esse átomo, a base fundamental da matéria, consiste em partículas subatômicas cruciais que se organizam
em duas regiões fundamentais: o núcleo e a eletrosfera.
Núcleo atômico
No núcleo, localizado no centro do átomo, residem prótons e nêutrons. Prótons têm carga elétrica positiva,
conferindo identidade ao elemento químico. Nêutrons, desprovidos de carga elétrica, equilibram a coesão
nuclear. A força forte, uma das quatro forçasexemplo,
você terá a aplicabilidade prática em áreas como medicina, indústria, segurança e pesquisas cientí�cas. Na
medicina, a radiação ionizante é utilizada em diagnósticos e tratamentos de doenças. Já na indústria, pode ser
aplicada para controle de qualidade de materiais e esterilização. Entender a interação da radiação com a
matéria também é vital para garantir a segurança em ambientes que lidam com estas fontes.
Vamos começar?
Aula 1
CONCEITOS BÁSICOS DE RADIAÇÃO IONIZANTE
Olá, estudante! A radiação ionizante pode ser proveniente de um fenômeno natural ou produzida
arti�cialmente, com energia su�ciente para ionizar átomos e destruir moléculas de DNA.
RADIAÇÃO IONIZANTE
 Aula 1 - Conceitos básicos de radiação ionizante
 Aula 2 - Interação da radiação com a matéria
 Aula 3 - Interação de raios x e raios gama com a matéria
 Aula 4 - Decaimento radioativo
 Aula 5 - Revisão da unidade
 Referências
A RADIAÇÃO
A radiação é a propagação de energia em qualquer meio e ocorre tanto por ondas eletromagnéticas como
por partículas (corpuscular), podendo ser emitida por fontes naturais ou arti�ciais. A principal diferença entre
radiação ionizante e não ionizante está relacionada ao seu potencial de interagir com a matéria. A radiação
ionizante tem energia su�ciente para remover elétrons de átomos, criando íons carregados eletricamente
capazes de destruir a molécula de DNA. Por outro lado, a radiação não ionizante tem menos energia e não é
capaz de ionizar átomos, sendo geralmente inofensiva para os sistemas biológicos em níveis normais de
exposição. Alguns exemplos de radiação não ionizante são ondas de rádio, micro-ondas, luz visível e raios
ultravioleta, enquanto a radiação ionizante abrange os raios X, raios gama e raios cósmicos.
A capacidade da radiação ionizante de ionizar átomos e moléculas, removendo elétrons dos átomos e criando
íons carregados eletricamente, provém de sua alta energia, que pode ser transferida para a matéria durante o
processo de interação. Os conceitos "energia de ligação" e "energia de ionização" são essenciais para entender
a natureza da radiação ionizante, e são:
Energia de ligação: é a força de atração que mantém os elétrons em órbita ao redor do núcleo de um átomo
ou molécula. Quando a radiação ionizante interage com a matéria, transfere energia su�ciente para superar a
energia de ligação, liberando um ou mais elétrons.
Energia de ionização: é a quantidade mínima de energia necessária para remover um elétron de um átomo
estável, produzindo um átomo instável com vacâncias de elétrons na sua nuvem eletrônica.
Em relação aos três principais tipos de radiação ionizante, podemos citar:
Radiação alfa (α): consiste em núcleos de hélio compostos por dois prótons e dois nêutrons. Devido ao seu
tamanho e carga elétrica positiva, as partículas alfa têm uma capacidade limitada de penetração e são
facilmente detidas por materiais sólidos, como papel ou mesmo a camada externa da pele.
Radiação beta (β): são elétrons ou pósitrons (elétrons com carga positiva) de alta energia emitidos por um
núcleo radioativo. As partículas beta são mais leves e penetrantes em relação com a radiação alfa, requerendo
proteção adicional, como roupas de proteção ou materiais densos, para bloqueá-las.
Radiação gama (γ): são fótons de alta energia produzidos por processos nucleares, extremamente
penetrantes, e requerem barreiras espessas de concreto ou chumbo para detê-los.
A radiação ionizante pode originar-se de fontes naturais ou arti�ciais:
Radioatividade natural: muitos elementos químicos têm instabilidade em seus núcleos, portanto, em prol da
busca da estabilidade emitem radiação. Por exemplo, o urânio e o tório, presentes em rochas e solos, são
fontes naturais de radiação ionizante.
Radioatividade arti�cial: provém da intervenção humana por meios físicos ou químicos, resultando na
produção de radiação ou elementos radioativos que não existem naturalmente, como os raios X, o tecnécio-
99m e partículas carregadas aceleradas.
A interação da radiação ionizante com a matéria pode ocorrer de diferentes formas, e as principais são:
Ionização direta: a radiação transfere energia su�ciente para remover um elétron diretamente do átomo,
criando íons carregados.
Ionização indireta: a radiação interage com moléculas na matéria, formando espécies reativas que, por sua
vez, ionizam átomos adjacentes.
QUANTIZAÇÃO DA RADIAÇÃO: FÓTONS E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
O conceito de quantização da radiação, formulado por Max Planck em 1900, refere-se ao fenômeno em que a
energia das ondas eletromagnéticas são quantidades discretas, descritas como "pacotes de quantum" e
conhecidas como fótons. A energia de um fóton é diretamente proporcional à frequência da radiação,
conforme expresso pela equação de Einstein-Planck: E=h , onde "E" é a energia do fóton, "h" é a constante de
Planck (h=6,63 x 10 m kg/s) e é a frequência da radiação.
A energia de radiação também pode ser descrita em termos do comprimento de onda ( ) pela relação E = ,
em que c é a velocidade de propagação da luz no vácuo. O espectro eletromagnético, como apresentado na
Figura 1, abrange uma ampla gama de radiações, desde as de menor energia, como as ondas de rádio e
micro-ondas, passando pelo infravermelho e luz visível, até as de maior energia, como os raios ultravioleta,
raios X, raios gama e raios cósmicos.
Figura 1 | Espectro eletromagnético completo
Legenda: O espectro da radiação é de�nido pela sua energia, que está ligada diretamente com a frequência. As menores frequências
apresentam os maiores comprimentos de onda.
Fonte: Wikipedia.
A radiação pode ser divida em duas classes, não ionizantes e ionizantes, baseadas na energia necessária para
quebrar uma cadeia de DNA. A radiação não ionizante não tem energia necessária para a quebra deste DNA,
e técnicas de ressonância magnéticas usufruem dessa baixa energia de radiação em prol do diagnóstico. Já a
radiação ionizante tem energia necessária para a quebra de DNA. A interação da radiação ionizante com DNA
pode ocorrer de forma direta ou indireta. Na forma direta, a radiação ionizante interage pontualmente com o
DNA, destruindo ou alterando sua cadeia – cerca de 1% da interação. Já na forma indireta, a radiação, ao
interagir com a matéria, produz hidrólise (quebra da molécula de água), gerando diferentes formas de radicais
livres. Estes, para sua estabilidade, destroem moléculas em sua proximidade, inclusive o DNA. A radiação
ionizante é amplamente utilizada na medicina radiológica, por exemplo, em exames de raio-x, mamogra�a,
tomogra�a e �uoroscopia.
Figura 2 | Modelo de ionização de um átomo
v
-34 2 ′′v′′
λ
hc
λ
Legenda: Um átomo estável que sofre a incidência de uma energia externa (A) ioniza um elétron da sua camada eletrônica (B),
produzindo uma vacância e um elétron ionizado. Esse átomo instável, procurando por um equilíbrio, rearranja seus elétrons, emitindo
essa energia extra por meio de um fóton (C).
Fonte: elaborada pelo autor
Uma das formas de se produzir radiação ionizante é pela interação com a matéria, aplicando-se energia. No
raio-x, por exemplo, bombardeiam-se elétrons carregados do catodo para ânodo. O ânodo é um metal
estável, geralmente tungstênio, que tem muitas camadas eletrônicas preenchidas com elétrons, fornecendo o
ambiente ideal para a interação. Essa interação precisa de uma energia mínima para que sejam expulsos
elétrons dessas camadas, denominando, assim, a energia de ionização. A energia de ionização é uma
grandeza que de�ne a quantidade mínima de energia necessária para remover um elétron de um átomo
estável. Esse processo resulta na formação de um átomo instável com elétrons ausentes em sua nuvem
eletrônica. A ionização ocorre quando o átomo recebe energia su�ciente para superar a atração entre o
elétron e o núcleo do átomo, mudando de nível eletrônico. Dependendo da camada do elétron ionizado, este
terá uma energia, e as camadas mais internas são as de maiores energias.Após a ionização, o elétron retorna
para a camada original, e nesse processo libera a diferença de energia em forma de fóton, como mostra a
Figura 2.
APLICAÇÕES BENÉFICAS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
A radiação ionizante é amplamente utilizada em diversas áreas da ciência, da indústria e da medicina.
Na medicina, ela é aplicada em tratamentos de radioterapia para combater o câncer. Nesse contexto, a
radiação é direcionada para o tumor, causando danos biológicos às células cancerígenas e impedindo seu
crescimento e proliferação.
Uma característica dessa interação da radiação com o tumor é a produção de radicais livres, visto que estes
tecidos são ricos em oxigênio devido ao seu metabolismo. Nesse tratamento, o tipo de radiação também é
uma escolha: para tratamento de câncer de pele a radiação alfa, com menor poder de penetração, é uma boa
opção; já para tratamento de cânceres internos, normalmente são usados feixes de fótons e elétrons, com
maior poder de penetração. Uma menção honrosa na radioterapia é a protonterapia, em que átomos
carregados (prótons de hidrogênio, carbono etc.) são acelerados com energia especí�ca, dependendo da
profundidade do alvo, depositando a maior parte da sua energia de maneira pontual.
Na medicina nuclear, a radiação pode ser utilizada para diagnóstico e tratamento por meio de radiofármacos.
Um radiofármaco é a combinação de um fármaco que tem uma a�nidade biológica com algum tecido, e o
radioisótopo é o componente responsável pelo emissor de radiação. Os radioisótopos mais utilizados para
diagnóstico são tecnécio 99, �úor 18 e iodo 123. O uso desses radiofármacos, associado aos exames de
cintilogra�a, tomogra�a por emissão de pósitrons (PET) e tomogra�a por emissão de fóton único (SPECT),
possibilita o diagnóstico e monitoramento de doenças benignas e tumores. Já para o tratamento, é usado o
radioisótopo iodo 131 para tratamento de câncer de tireoide.
Além das aplicações citadas, a radiação ionizante também é amplamente utilizada em diagnósticos médicos,
por meio de exames como radiogra�a, mamogra�a, tomogra�a computadorizada e �uoroscopia. Essas
técnicas fornecem representações da realidade do interior do corpo humano, permitindo planejamentos
cirúrgicos, detecção precoce e acompanhamento de doenças e lesões, que muitas vezes podem acarretar a
mudança do desfecho do paciente.
Outra aplicação importante da radiação ionizante é na indústria, em processos de esterilização para a
conservação de alimentos e produtos médicos, garantindo que sejam seguros para o consumo e uso. Além
disso, a radiação ionizante é empregada na inspeção de materiais, como peças de aeronaves e componentes
eletrônicos, permitindo a detecção de falhas e defeitos invisíveis a olho nu.
Na área da pesquisa cientí�ca, a radiação ionizante também desempenha um papel crucial, e é utilizada para
investigar a estrutura de materiais como cristais e moléculas, por meio de técnicas como a cristalogra�a de
raios X e a espectroscopia de absorção de raios gama. Essas técnicas permitem a compreensão das
propriedades e comportamento da matéria em nível atômico, possibilitando avanços em diversas áreas da
ciência.
Apesar das inúmeras aplicações bené�cas, é importante destacar que a radiação ionizante também apresenta
riscos à saúde, especialmente em altas doses. Por isso, seu uso é regulamentado e monitorado de perto em
todas as áreas em que é empregada.
Em suma, a radiação ionizante é uma ferramenta poderosa e versátil que traz inúmeros benefícios para a
sociedade. Seu uso em áreas como medicina, indústria, pesquisa cientí�ca e geração de energia demonstra o
impacto positivo que essa forma de radiação pode ter quando aplicada de maneira responsável e controlada.
VIDEO RESUMO
Descubra os segredos da radiação ionizante nesta aula imperdível! Aprenda a respeito da energia de ligação e
de ionização, os tipos – alfa, beta e gama – e as fontes, desde a radioatividade natural até a arti�cial. Explore a
intrigante interação da radiação com a matéria e amplie seus conhecimentos neste universo de aplicações
cientí�cas e tecnológicas. Assista ao vídeo e desvende os mistérios dessa energia invisível que impacta o
mundo.
 Saiba mais
Para aprofundar seus conhecimentos indicamos o livro: Radiações ionizantes e a vida, por Yannick
Nouailhetas, Carlos Eduardo Bonacossa de Almeida e Sonia Pestana.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
A radiação ionizante tem como principal característica a capacidade de ionizar o meio que atravessa.
A interação da radiação com a matéria é um fenômeno que revela como diferentes tipos de energia
(corpuscular ou eletromagnética) penetram na matéria, desencadeando distintos processos como ionização,
excitação, absorção e espalhamento. 
Como a radiação tem um caráter dualístico, e a sua interação depende do tipo de radiação e do material que é
irradiado, nesta aula você estudará as características entre as interações das radiações eletromagnéticas com
a matéria e das interações de partículas carregadas com a matéria.
Compreender a interação da radiação com a matéria é igualmente importante para garantir a segurança em
ambientes em que essas fontes são manipuladas, como nas áreas da medicina, de pesquisa e da indústria. 
Vamos lá?
OS PRINCIPAIS TIPOS DE INTERAÇÃO
A radiação ionizante é um tipo de energia que, ao interagir com a matéria, tem a capacidade de remover
elétrons dos átomos, criando íons carregados. Esse processo ocorre a nível atômico e pode ser de forma
direta ou indireta.
A radiação corpuscular é constituída por partículas eletricamente carregadas. Esse tipo de radiação, ao
interagir com a matéria, transfere energia su�ciente para remover um elétron do átomo. podemos classi�car
essas partículas em carregadas pesadas (exemplo: radiação alfa – α) e leves (exemplo: radiação beta – β). As
partículas são oriundas da emissão de núcleos atômicos e feixes produzidos em aceleradores de partículas,
por exemplo. As partículas interagem com elétrons do material irradiado geralmente por meio de interações
coulombianas.
Aula 2
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Olá, estudante! A radiação ionizante tem como principal característica a capacidade de ionizar o meio
que atravessa.
http://pointer.esalq.usp.br/departamentos/leb/aulas/lce1302/rad_ion.pdf
As partículas pesadas (alfa, prótons ou íons acelerados) têm carga e massa, e interagem por meio de
sucessivos choques ou colisões, transferindo sua energia cinética para o meio de modo contínuo, até que ela
seja menor do que a energia de ionização. Já as partículas leves (beta e pósitron) têm carga, porém, massa
desprezível. A consequência são grandes perdas de energia das partículas leves incidentes e mudanças
bruscas na direção da trajetória. As partículas leves têm maior poder de penetração, em comparação às
partículas carregadas pesadas.
A radiação eletromagnética pertence à classe da radiação indiretamente ionizante, e é representada por
fótons de raios X oriundos de excitações atômicas e da desaceleração de partículas carregadas e raios gama
(γ) originados de desexcitações nucleares, por exemplo. Esse tipo de radiação, ao interagir com moléculas da
matéria, por meio da ação de campos eletromagnéticos, forma espécies reativas que, por sua vez, ionizam
átomos adjacentes. Esse tipo de radiação é esporádico, ou seja, cada partícula produz poucas ou nenhuma
interação ao atravessar um material, e o que determina a interação ou não, além do tipo de radiação, são as
características do meio.
A radiação eletromagnética ionizante é tratada como um conjunto de partículas – os fótons. Os fótons têm
uma energia associada 
que, ao colidir, transfere sua energia para outras partículas. Os principais processos de interação que ocorrem
com fótons e matéria são: efeito fotoelétrico, efeito Compton, efeito Rayleigh, e criação par elétron-pósitron.
Efeito fotoelétrico: o fóton é totalmente absorvido pelo meio, sendo, assim, o elétron da camada mais
interna do átomo liberado. Ressalta-se queos elétrons presentes nas camadas mais internas do átomo são
aqueles com maiores níveis de energia.
Efeito Compton: também é chamado de espalhamento inelástico. Um fóton é espalhado por um elétron livre
do material, e nesse processo ocorre uma transferência de parte da energia e do momento do fóton para o
elétron, e um fóton com energia menor é espalhado em outra direção.
Efeito Rayleigh: também chamado de espalhamento elástico. Nesse efeito, a radiação é tratada como uma
onda e corresponde à absorção e reemissão da radiação pelo alvo com a mesma energia da radiação
incidente em uma direção diferente.
Criação par elétron-pósitron: toda a energia do fóton é convertida em massa no núcleo atômico do alvo,
então é criado um par de elétron e pósitron altamente instáveis que se aniquilam ao se encontrarem. Após a
aniquilação, serão emitidos dois fótons de mesma energia em direções e sentidos opostos. Para esse
processo ocorrer, o fóton incidente deve ter no mínimo a energia de 1,022 MeV.
COMO FUNCIONA ESSA INTERAÇÃO?
A física quântica trouxe à luz um conjunto de fenômenos intrigantes que desa�am nossa compreensão
clássica do mundo físico. Quatro desses fenômenos notáveis são: o efeito fotoelétrico, o efeito Compton, o
efeito Rayleigh e a criação par elétron-pósitron.
E = hv ;  h = 6,63 x 10
−34
 m
2
kg/s)
O efeito fotoelétrico é um dos pilares da teoria quântica e foi elucidado por Albert Einstein em 1905. Ele
ocorre quando a luz incide sobre uma superfície metálica e provoca a emissão de elétrons. Contrariando a
física clássica, que previa que a energia seria absorvida gradualmente, o efeito fotoelétrico mostrou que a
energia da luz é quantizada em pacotes chamados de fótons. Quando um fóton atinge o material, ele
transfere sua energia diretamente para um elétron, liberando-o da estrutura do átomo em forma de corrente
elétrica. Isso resulta na emissão de elétrons com energias cinéticas que variam de acordo com a frequência da
luz incidente, e não com a sua intensidade, como previsto pela mecânica clássica.
Figura 1 | Efeito fotoelétrico
Legenda: A radiação incidente é absorvida totalmente pelo elétron do alvo, e o elétron é ejetado com energia cinética correspondente à
energia do fóton absorvido.
Fonte: elaborada pelo autor.
O efeito Compton, observado por Arthur Compton em 1923, é um exemplo da natureza corpuscular da luz e
de sua interação com a matéria. Quando fótons de alta energia (raios X ou raios gama) colidem com elétrons
livres, parte de sua energia é transferida para o elétron, causando um aumento no comprimento de onda do
fóton espalhado. Esse fenômeno forneceu evidências diretas da dualidade onda-partícula da luz, e auxiliou no
desenvolvimento da teoria quântica. Vale ressaltar que a interação Compton promove radiações espalhadas
em uma faixa energética inespecí�ca, visto que a interação com o alvo pode ser qualquer elétron diferente da
nuvem eletrônica do alvo.
Figura 2 | Efeito Compton
Legenda: A radiação incidente, ao atingir o elétron presente da nuvem eletrônica do alvo, promove uma radiação espalhada de menor
energia, com uma direção diferente da original.
Fonte: elaborada pelo autor.
O efeito Rayleigh é uma dispersão elástica da luz por partículas pequenas em relação ao comprimento de
onda da luz incidente. Embora seja um fenômeno clássico, sua interpretação ganha um toque quântico
quando consideramos partículas subatômicas. Por apresentarem a mesma dimensão energética, ocorre um
choque elástico, e a radiação incidente não muda seu comprimento de onda, somente sua direção. Vale
ressaltar que a interação Rayleigh promove radiações espalhadas em uma faixa energética especí�ca, visto
que a interação com o alvo pode ser somente no elétron da nuvem eletrônica de mesma ordem energética.
Figura 3 | Efeito Rayleigh
Legenda: A radiação incidente, ao atingir o elétron presente na nuvem eletrônica do alvo, promove uma radiação espalhada de mesma
energia, porém, com direção diferente.
Fonte: elaborada pelo autor.
A criação par elétron-pósitron é um fenômeno quântico que demonstra como partículas podem ser criadas
a partir de pura energia. De acordo com a famosa equação de Einstein, E=mc², energia e massa estão
interligadas. Em experimentos de alta energia, é possível criar pares de partículas, como elétrons e pósitrons,
a partir da colisão de fótons de alta energia ou partículas aceleradas com o núcleo atômico do alvo. Essa
criação é possível porque a energia cinética é convertida em massa, conforme previsto pela teoria da
relatividade e corroborado por observações experimentais em aceleradores de partículas. Reforça-se que a
aniquilação transforma o pósitron e elétron em dois raios gama de mesma energia de mesma direção, porém,
de sentidos opostos.
Figura 4 | Criação par elétron-pósitron
Legenda: Um fóton atinge o núcleo atômico de um alvo, transformando toda sua energia em massa por meio da criação do par elétron-
pósitron ejetado deste núcleo. Esse par se aniquila criando duas radiações gama, necessariamente em direções opostas.
Fonte: elaborada pelo autor.
AS INTERAÇÕES NO NOSSO COTIDIANO
A interação da radiação com a matéria é a base para a produção de alguns tipos de energia elétrica e para o
funcionamento de equipamentos utilizados na radiologia.
O efeito fotoelétrico é o princípio para a produção de energia elétrica dos painéis solares. O painel solar é feito
de um material semicondutor, com o uso do silício, que tem átomos com elétrons em níveis de energia
especí�cos otimizados. Quando a luz solar incide sobre essas células, os fótons transferem toda sua energia
para os elétrons presentes no material, deixando-os excitados. Com isso, os elétrons ganham energia
su�ciente para escapar de seus orbitais, e se tornam elétrons livres. Esses elétrons livres podem mover-se
dentro do material semicondutor, criando uma corrente elétrica. Assim, pelo efeito fotoelétrico, é possível
obter uma fonte de energia limpa, sustentável e renovável.
Já na medicina, os processos físicos de interação da radiação com a matéria estão presentes, por exemplo, na
produção de raios X. Os raios X são produzidos arti�cialmente pela aceleração de elétrons contra um material
metálico de alto número atômico, resultando desse choque a emissão de radiação eletromagnética,
caracterizada por uma frequência muito alta, pequeno comprimento de onda e alto poder de penetração.
O aparelho que produz raios X tem um tubo, que consiste em um ânodo (alvo de metal) e um cátodo
(�lamento de tungstênio). Quando uma corrente elétrica é aplicada ao �lamento, os elétrons são aquecidos e
acelerados em direção ao ânodo. Ao colidir com o alvo de metal, a energia cinética dos elétrons é convertida
em energia térmica (calor) e em radiação X. O espectro de emissão dos raios X tem um componente contínuo
(Bremsstrahlung) e um componente discreto (raios X característicos).
A produção dos raios X é essencial para uma variedade de aplicações, incluindo radiogra�a, tomogra�a
computadorizada (CT) e �uoroscopia. Cada uma dessas aplicações aproveita a capacidade do raio X de
penetrar e ser absorvido por tecidos biológicos e, assim, produzir imagens, ajudando no diagnóstico e
prognóstico de doenças.
Já na medicina nuclear, um exemplo prático é a técnica de imagem médica conhecida como tomogra�a por
emissão de pósitrons (PET, na sigla em inglês). O PET é uma modalidade de diagnóstico por imagem que utiliza
radionuclídeos para visualizar processos metabólicos e �siológicos no corpo humano, a partir do princípio
físico de aniquilação de pósitron- elétron. Após a administração do radiofármaco, o radionuclídeo instável
decai, emitindo pósitrons, que são partículas subatômicas com carga positiva. O pósitron emitido se desloca
pelo tecido do corpo até encontrar um elétron. Quando um pósitron e um elétron colidem, ocorre a
aniquilação mútua, promovendo a conversão de suas massas em energia na forma de dois fótons de raios
gama. Esses fótons são identi�cadospelos detectores de raios gama posicionados em torno do paciente.
Com base nas informações coletadas pelos detectores, o algoritmo reconstrói uma imagem tridimensional do
interior do corpo, revelando informações do �uxo sanguíneo, do metabolismo e da atividade celular em
diferentes regiões do corpo que, atreladas a informações clínicas, são utilizadas para diagnóstico e
monitoramento de doenças. 
VÍDEO RESUMO
Explore a interação da radiação com a matéria nesta aula, descobrindo seus quatro fenômenos principais: o
efeito fotoelétrico, por meio do qual a luz libera elétrons; o efeito Compton, que envolve choques entre fótons
e elétrons; o efeito Rayleigh, descrevendo o espalhamento da luz; e a criação par elétron-pósitron, gerando
partículas via colisão de fótons. Assista ao vídeo para entender melhor essa energia invisível e seu impacto no
mundo.
 Saiba mais
YOSHIMURA, E. M. Física das Radiações: interação da radiação com a matéria. Revista Brasileira de
Física Médica, v. 3, n. 1, p. 57-67, 2009.
Aula 3
https://www.rbfm.org.br/rbfm/article/view/35/v3n1p57.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Nesta aula, abordaremos com detalhes a atenuação da radiação, que é um fenômeno fundamental na física e
química e está relacionado à absorção de luz por substâncias quando ocorre a interação com os fótons. 
A quanti�cação da relação de absorção se denomina Lei de Beer-Lambert, que permite determinar
concentrações e identi�car substâncias com base na absorção de luz. Ela estabelece uma relação linear entre
a absorbância, a concentração da substância e o comprimento do caminho da luz. Essa absorção está
relacionada a estados excitados e transições eletrônicas, em que átomos ou moléculas absorvem energia da
luz e transitam para níveis de energia mais elevados. 
Além disso, nesta aula veremos que existem as transições nucleares, constituindo um domínio de estudo
essencial na compreensão da física nuclear e das interações fundamentais que moldam a estrutura da
matéria.
Vamos lá?
A DANÇA DOS FÓTONS: EXPLORANDO SUAS INTERAÇÕES COM O MEIO
A atenuação de feixe de fótons é um fenômeno físico que descreve a redução progressiva da intensidade de
uma radiação à medida que ela atravessa um material. Esse processo ocorre devido à interação dos fótons
que compõem o feixe com os átomos presentes no material. Durante essa interação, os fótons podem ser
absorvidos, dispersos ou desviados de sua trajetória original. Além disso, parte da energia dos fótons pode ser
transformada em outras formas de energia, como calor. A atenuação da radiação é um processo aleatório que
ocorre de forma exponencial nunca chegando a zero, e depende das propriedades do material e da energia
dos fótons envolvidos. O coe�ciente de atenuação (μ) é uma medida que descreve a capacidade de um
material em absorver e reduzir a intensidade de um feixe de fótons à medida que a radiação percorre esse
material. Quanto maior o valor do coe�ciente de atenuação, maior será a absorção e a consequente redução
na intensidade da radiação. A unidade de medida usual para o coe�ciente de atenuação é cm⁻¹.
A atenuação do feixe de fótons é um fenômeno da relação da absorbância dessa radiação com o material
especí�co, podendo ser entendido por meio da Lei de Beer-Lambert. A Lei de Beer-Lambert, fundamental na
espectrofotometria, descreve a relação entre a absorbância de uma substância, a concentração da solução e o
comprimento do caminho da luz através da amostra. Essa lei oferece uma maneira precisa e quantitativa da
INTERAÇÃO DE RAIOS X E RAIOS GAMA COM A MATÉRIA
Olá, estudante! Nesta aula, abordaremos com detalhes a atenuação da radiação, que é um fenômeno
fundamental na física e química e está relacionado à absorção de luz por substâncias quando ocorre a
interação com os fótons. 
concentração de uma substância em uma solução, e é amplamente utilizada em análises químicas e
bioquímicas, como na determinação de concentrações de biomoléculas, compostos químicos e outros
componentes em solução.
A atenuação do feixe de fótons está intrinsecamente ligada aos estados excitados das partículas no meio,
porque quando a radiação incide sobre um material, ela pode interagir com os elétrons presentes nos átomos
e moléculas desse material. A excitação eletrônica está relacionada às transições eletrônicas, nas quais os
elétrons mudam de órbitas ao redor do núcleo do átomo. A absorção de fótons pela substância provoca o
salto de elétrons de níveis de energia mais baixos para níveis mais elevados, resultando na absorção de luz e
na atenuação do feixe. Essa interação pode levar os elétrons a estados excitados, nos quais têm mais energia
do que em seus estados fundamentais. Entretanto, os estados excitados são temporários e instáveis, e os
elétrons tendem a retornar ao estado fundamental, liberando a energia adquirida durante a excitação na
forma de radiação emitida ou calor.
Além das transições eletrônicas, existem também as transições nucleares, que podem contribuir para a
atenuação do feixe de fótons em certas situações. Estas envolvem mudanças nos estados nucleares dos
átomos, alterando o número de prótons ou nêutrons no núcleo. Essas mudanças podem ocorrer devido a
processos como a captura de nêutrons ou emissão de partículas alfa, beta ou gama.
A DANÇA DOS FÓTONS NA MATEMÁTICA
A atenuação de radiação é um fenômeno da física que descreve a redução da intensidade da radiação ao
atravessar um material com um determinado coe�ciente de atenuação (Figura 1). A fórmula que representa
esse processo é dada por:
Onde:
I é a intensidade da radiação após atravessar uma espessura x do material;
I é a intensidade inicial da radiação;
μ é o coe�ciente de atenuação do material.
Figura 1 | Atenuação da radiação em um meio
I(x) = I
0
 .  e
−μx
0 
Legenda: A radiação com intensidade inicial (I ) ao atravessar um material com um determinado coe�ciente de atenuação (μ) diminui sua
intensidade de acordo com a espessura do material (x) de forma exponencial.
Fonte: elaborada pelo autor.
O coe�ciente de atenuação (μ) depende das propriedades intrínsecas do material e da energia da radiação
incidente, sendo crucial para entender e controlar a transmissão de radiação em diferentes contextos (Figura
2). Na medicina, por exemplo, na radioterapia (MeV) e no radiodiagnóstico (KeV), trabalha-se com duas ordens
de energias totalmente discrepantes.
Figura 2 | Coe�ciente de atenuação do chumbo em função da energia
Legenda: A curva em azul representa o coe�ciente de atenuação por produção de pares. Em vermelho, devido ao efeito fotoelétrico e, em
verde, espalhamento Compton.
Fonte: Sá et al. (2017, [s. p.]).
Uma ferramenta para mensurar a absorção dos diferentes materiais e substâncias é a lei de Beer-Lambert:
uma lei empírica que relaciona a absorbância de uma substância à concentração da solução absorvente e ao
caminho óptico percorrido pela luz no meio. Matematicamente, ela pode ser expressa pela equação:
0
A = εcl 
Onde:
A é a absorbância;
ε é o coe�ciente de absortividade molar;
c é a concentração da substância;
 é o comprimento do caminho percorrido pela luz.
As unidades de medidas do coe�ciente de absorção (ε) e da concentração da substância (c) dependem do
estado de concentração da substância absorvedora, podendo ser expressa em molar ou densidade. O valor
do coe�ciente de absorção é dependente do material absorvedor e do comprimento de onda para cada
material.
A interação da radiação ionizante com a matéria promove a excitação de elétrons de átomos do meio devido à
troca de energia, promovendo transições eletrônicas e nucleares. Os elétrons orbitam em torno dos átomos
em diferentes níveis de energia, e normalmente residem no estado fundamental, o de menor energia. No
entanto, quando ocorre a interação com a radiação, os elétrons absorvem energia e migram para níveis de
energia mais elevados, resultando em estados excitados eletrônicos. Esses estados são temporários e
instáveis, pois os elétrons tendem a retornarao estado fundamental, liberando a energia absorvida na forma
de radiação eletromagnética, que será dependente da diferença de energia entre os estados envolvidos.
As transições eletrônicas envolvem uma mudança de elétrons entre estados de energia, enquanto estados
excitados nucleares envolvem mudanças nas con�gurações nucleares. Os estados excitados nucleares são
temporários e não induzidos pela natureza. Com o tempo, esses estados de alta energia tendem a cair de
volta para os estados fundamentais, liberando a energia extra na forma de fótons gama. 
A DANÇA DOS FÓTONS: IMPLICAÇÕES VISÍVEIS NA VIDA COTIDIANA
Os saberes da atenuação de feixe de fótons têm uma extensa gama de aplicações que abrangem âmbitos da
sociedade seja no diagnóstico médico, na radioproteção ou na segurança nacional.
No campo da medicina sobressai no radiodiagnóstico, uma vez que a atenuação destes feixes radioativos se
dá de forma diferente em tecidos distintos, permitindo a criação de tecnologias como raios-x, mamogra�a,
tomogra�a computadorizada e �uoroscopia. Vale ressaltar que na mamogra�a, devido à radiossensibilidade
da mama, são usados �ltros metálicos especí�cos que retiram feixes de menores energias que interagiriam
somente na pele, fornecendo, assim, menor dose à paciente sujeita ao exame.
No campo da radioproteção, os saberes da atenuação de feixe fornecem uma forma adequada de diminuir a
dose de radiação aos pacientes, trabalhadores e terceiros, seja em hospitais, usinas nucleares ou instalações
correlatas. Essa gestão minuciosa é imperativa para assegurar a integridade e a segurança dos trabalhadores,
bem como para prevenir quaisquer possíveis impactos adversos na comunidade circunvizinha.
l
No campo da segurança nacional, coe�cientes de atenuação especí�cos (μ) de explosivos, drogas e
substâncias ilícitas fornecem informações valiosas às forças policiais a respeito de possíveis contrabandos, e
quando diferenças de μ ponto a ponto formam uma imagem de objeto que se assemelha uma arma, isso
aumenta a acurácia na �scalização pelos órgãos competentes.
Outra aplicação direta da interação da radiação com a matéria é vista pela Lei de Beer-Lambert, sendo a base
da espectrofotometria, e aplicada em diversas áreas como química, bioquímica e ciências ambientais. Essa lei
descreve a relação entre a absorbância de uma substância, a concentração da solução e a absorbância molar
do soluto. Essa lei serve para quanti�car a concentração de uma substância em uma solução, permitindo
análises precisas e quantitativas em vários campos, como determinação de concentração de solutos em
amostras de água, identi�cação de biomoléculas em experimentos bioquímicos e análises farmacológicas.
Os fogos de artifício são espetáculos visuais que se valem da física dos estados excitados e transições
eletrônicas para criar deslumbrantes cores e padrões no céu. O processo começa com a queima de materiais
pirotécnicos contendo compostos químicos especí�cos. Durante a queima, a energia térmica é transferida
para os elétrons nos átomos dos materiais, elevando-os a estados excitados. Quando esses elétrons retornam
ao seu estado fundamental, liberam a energia absorvida na forma de luz visível. As cores distintas dos fogos
de artifício são resultantes das transições nucleares especí�cas e das propriedades dos elementos químicos
presentes nos compostos pirotécnicos. Cada elemento libera energia em comprimentos de onda
característicos, resultando nas diversas tonalidades que encantam os espectadores durante os espetáculos
pirotécnicos.
Figura 3 | Formação das luzes dos fogos de artifício
Legenda: Durante a queima dos fogos de artifício, a energia térmica é transferida para os elétrons nos átomos dos materiais (A),
elevando-os a estados excitados (B). Quando esses elétrons retornam ao seu estado fundamental, liberam a energia absorvida na forma
de luz visível (C).
Fonte: adaptada de Duran (2021, [s. p.]).
VIDEO RESUMO
Explore a interação da radiação com a matéria nesta aula, investigando a atenuação do feixe de fótons,
regulada pela Lei de Beer-Lambert, os estados excitados de átomos e moléculas, resultando em transições
eletrônicas e, por �m, as transições nucleares em núcleos atômicos. Descubra como esses fenômenos estão
relacionados à absorção de energia da luz e à compreensão da física atômica e molecular. Assista ao vídeo
para aprofundar seu conhecimento acerca da interação entre radiação e matéria e sua importância.
 Saiba mais
Desenvolva seus conhecimentos! Indicamos, a seguir, três materiais que tratam do tema visto na aula. O
primeiro artigo é uma aplicação direta da lei de Beer-Lambert; já o segundo e o terceiro textos
descrevem a atenuação, seja na blindagem ou no tecido vivo, respectivamente.
ECHER, E.; SOUZA, M. P.; SCHUCH, N. J. A Lei de Beer aplicada na atmosfera terrestre. Revista Brasileira
de Ensino de Física, v. 23, p. 276-283, 2001.
PIRES, M. M. de et al. Utilização de sulfato de bário como constituinte de concreto para blindagem de
salas de radiologia. Matéria (Rio de Janeiro), v. 26, p.e13103, 2022.
SOARES, L. D. H. Análise de materiais biológicos usando o coe�ciente de atenuação linear. 2015. 78
f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-graduação em Física Aplicada à Medicina e
Biologia, Faculdade de Filoso�a, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão
Preto, São Paulo, 2015.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Nesta aula aprenderemos a lei do decaimento radioativo, um princípio da física nuclear que nos remete à
constante transformação da matéria. Neste processo ocorre a desintegração nuclear, um processo pelo qual
átomos instáveis liberam energia para alcançar a estabilidade. 
Uma vez que um material radioativo é constituído por um conjunto de átomos na ordem de molar, é possível
estimar temporalmente este decaimento, conhecido como tempo de meia-vida, uma grandeza física que
representa o período em que metade dos núcleos de uma amostra radioativa se desintegrou.
Entretanto, quando adicionamos a incorporação do material radioativo, temos que levar em conta o tempo de
meia-vida biológico, que é o tempo necessário para que a metade de uma substância seja removida do corpo,
e a combinação do tempo de meia-vida físico e biológico, conhecido como tempo de meia-vida efetivo.
Aula 4
DECAIMENTO RADIOATIVO
Olá, estudante! Nesta aula aprenderemos a lei do decaimento radioativo, um princípio da física nuclear
que nos remete à constante transformação da matéria. Neste processo ocorre a desintegração nuclear,
um processo pelo qual átomos instáveis liberam energia para alcançar a estabilidade. 
https://www.scielo.br/j/rmat/a/CRBFSN6dSZZG8hrWGY3tNPG/?format=pdf&lang=pt
https://www.scielo.br/j/rmat/a/CRBFSN6dSZZG8hrWGY3tNPG/?format=pdf&lang=pt
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-25012016-163108/publico/LeonardoSoaresCorrigida.pd
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-25012016-163108/publico/LeonardoSoaresCorrigida.pd
Vamos lá?
DECAIMENTO NUCLEAR E MEIA-VIDA: DECIFRAMOS A DESINTEGRAÇÃO NUCLEAR
Para compreender completamente a importância da lei do decaimento radioativo, é importante entender a
desintegração nuclear e o tempo de meia-vida. A desintegração nuclear é o comportamento dos núcleos
atômicos instáveis, que têm uma tendência intrínseca de se transformar em núcleos mais estáveis pela
emissão de radiação, seja eletrônica ou corpuscular, podendo incluir prótons, nêutrons, elétrons ou fótons.
O processo de desintegração nuclear é estocástico, ou seja, imprevisível para núcleos individuais, mas a taxa
geral de decaimento segue um padrão previsível. Essa taxa de decaimento é determinada pela chamada
constante de decaimento (λ) especí�ca para cada isótopo radioativo. A constante de decaimento (λ) é uma
medida da probabilidade de que um núcleo instável se desintegre em um dado período. Quanto maior a
constante de decaimento, mais rápido o isótopo se desintegra. Isótopos com meias-vidasmais curtas são
mais instáveis e sofrem desintegração mais rapidamente do que aqueles com meias-vidas mais longas.
O tempo de meia-vida físico é um parâmetro que de�ne o tempo necessário para que metade dos núcleos
em uma amostra radioativa especí�ca se desintegre. Isso signi�ca que, após um intervalo de tempo igual ao
tempo de meia-vida, metade dos núcleos originais terá se transformado. Esse conceito é fundamental porque
ajuda a quanti�car a estabilidade de um isótopo radioativo. Isótopos com meias-vidas longas são mais
estáveis e liberam radiação a uma taxa mais lenta, enquanto isótopos com meias-vidas curtas são mais
instáveis e liberam radiação rapidamente. O tempo de meia-vida nos olhares somente para matéria leva em
conta apenas o fator físico, entretanto, no uso prático e aplicado ao meio biológico devemos incluir conceitos
de meia-vida biológica e meia-vida efetiva.
A meia-vida biológica é um conceito que se refere ao tempo necessário para que a metade de uma
substância ou medicamento seja eliminada do corpo pelos processos metabólicos naturais. Essa medida é
relevante na área da farmacologia e medicina, pois ajuda a determinar a frequência com que um
medicamento deve ser administrado para manter níveis terapêuticos adequados no organismo. A meia-vida
biológica considera a taxa de metabolização e excreção do composto no corpo e pode variar
signi�cativamente entre diferentes substâncias e pacientes.
Por outro lado, a meia-vida efetiva é um conceito utilizado na combinação entre meia-vida física do material
radioativo e meia-vida biológica em situações em que uma substância ou medicamento não é eliminado
completamente do corpo, mas acumula-se devido a doses repetidas ou administração contínua. Nesse
contexto, a meia-vida efetiva representa o tempo necessário para que a concentração da substância atinja um
estado de equilíbrio entre a absorção e a eliminação, de modo que as doses subsequentes mantenham a
concentração no corpo relativamente estável. É um parâmetro importante para garantir que os efeitos
terapêuticos ou tóxicos de uma substância sejam mantidos em um intervalo desejado.
Λ: A CONSTANTE DE DECAIMENTO
A constante de decaimento (λ) é um parâmetro na física nuclear que descreve o comportamento das
substâncias radioativas, e na compreensão da desintegração e da lei do decaimento radioativo. Essa
constante representa a taxa na qual os núcleos atômicos instáveis se transformam em núcleos mais estáveis
por meio da emissão de partículas subatômicas, como prótons, nêutrons, elétrons ou fótons. Em essência, λ
quanti�ca a probabilidade de que um núcleo instável sofra desintegração em um determinado período.
Quanto maior o valor de λ, mais rápido ocorre o decaimento radioativo. Vale notar que a unidade de medida
de λ é inversamente proporcional ao tempo (s , h , dia , etc), ou seja, a unidade representa emissão por
tempo.
A desintegração nuclear é uma parte intrínseca da lei do decaimento radioativo. Ela descreve como os
núcleos atômicos instáveis se transformam em núcleos mais estáveis por meio da emissão de partículas
subatômicas. A taxa de desintegração (R) de uma substância radioativa é dada por:
R=λ×N(t)
Onde:
R é a taxa de desintegração (ou taxa de decaimento) da substância radioativa.
λ é a constante de decaimento para o isótopo radioativo especí�co.
N(t) é a quantidade da substância radioativa no tempo t.
Essa fórmula mostra que a taxa de desintegração de uma substância radioativa é diretamente proporcional à
sua quantidade presente no momento t e à constante de decaimento.
A lei do decaimento radioativo descreve como a quantidade de uma substância radioativa diminui ao longo
do tempo devido à desintegração nuclear. Sua fórmula geral é:
Onde:
N(t) é a quantidade da substância radioativa no tempo t.
 é a quantidade inicial da substância radioativa no tempo t=0.
λ é a constante de decaimento para o isótopo radioativo especí�co.
t é o tempo decorrido.
Essa fórmula nos permite calcular a quantidade remanescente de uma substância radioativa após um período
t com base na quantidade inicial e na constante de decaimento.
O tempo de meia-vida físico é um parâmetro que descreve o decaimento radioativo em relação ao tempo
necessário para que o material decaia pela metade. Em física nuclear, a meia-vida é relacionada à
constante de decaimento λ da seguinte maneira:
-1 -1 -1
N(t)  =  N
0
 x e
−λt
N
0
t
1/2
t
1/2
=
ln(2)
λ
Outra informação valiosa que podemos obter a partir do conhecimento do tempo de meia-vida físico é a
atividade de meia-vida, pela fórmula:
Onde:
 = atividade em um instante de tempo.
 = atividade inicial.
O tempo de meia-vida biológico é um parâmetro que descreve o decaimento de uma substância radioativa
ou não pela metade no organismo, função que não é bem-comportada e é dependente da substância e
metabolismo.
O tempo de meia-vida efetivo é um parâmetro que descreve situações em que uma substância se acumula
no corpo devido a doses repetidas ou administração contínua, e sua fórmula é dependente da meia-vida
física quando for um radiofármaco e meia-vida biológico:
Onde:
 é o tempo de meia-vida efetiva.
 é o tempo de meia-vida biológica.
n é o número de doses administradas ou períodos de administração contínua do radiofármaco.
MEDICINA NUCLEAR, BRAQUITERAPIA E DATAÇÃO POR RADIAÇÃO: APLICAÇÕES DIÁRIAS DE MEIA-
VIDA E DECAIMENTO
O decaimento radioativo é um princípio que descreve o comportamento dos átomos radioativos ao longo do
tempo, importante para a medicina nuclear, a radioterapia e a datação por carbono.
Na medicina nuclear, o decaimento radioativo é empregado no comportamento dos átomos radioativos
utilizados para diagnóstico e tratamento médico. Como exemplo de procedimentos em diagnóstico, os
radioisótopos tecnécio-99m e o Iodo-123 são amplamente utilizados em cintilogra�as. À medida que os
radioisótopos se decompõem de acordo com a lei do decaimento, os equipamentos de imagem registram a
distribuição dos radiofármacos no corpo, obtendo informações detalhadas do funcionamento de tecidos,
órgãos e sistemas do paciente, auxiliando no diagnóstico e terapia de doenças como câncer, doenças
cardíacas e distúrbios metabólicos, como a tireoide. Também são usados na medicina nuclear para rejeitos
radioativos, sejam roupas, seringas, luvas, capotes e papéis contaminados, que são colocados em recipientes
blindados e categorizados com o tipo de radioisótopo por conta do seu tempo de decaimento. Os objetos são
armazenados em salas isoladas e blindadas até que possam ser descartados com atividade determinada pela
legislação.
A(t) = A
0
(
1
2
)
(t/t
1/2
)
A(t)
A
0
t
1/2 ef
= t
1/2 bio
 x log(2)
n
t
1/2 ef
t
1/2 bio
Já na radioterapia, mais especi�camente na braquiterapia, os isótopos radioativos são usados para tratar o
câncer. A braquiterapia é uma técnica da radioterapia pela qual materiais radioativos de alta atividade e baixo
poder de penetração são inseridos cirurgicamente nos pacientes em prol da destruição de tumores como
tumores os do canal vaginal e da próstata. Neste caso, o decaimento é aplicado para calcular a dose de
radiação a ser administrada e determinar o tempo necessário para o tratamento. Especi�camente na
braquiterapia é utilizado o irídio-192, um isótopo radioativo frequentemente usado devido à sua meia-vida
curta, o que signi�ca que ele emite radiação intensa por um período especí�co antes de se tornar inofensivo.
Outra aplicação do decaimento radioativo é na datação de peças arqueológicas enterradas, como fósseis,
múmias, artesanatos e cerâmicas. A datação por radiação mais utilizada se baseia no decaimento radioativo
do isótopo de carbono-14, usada para determinar a idade de materiais orgânicos que contêm carbono. O
carbono-14 é produzido na atmosfera quando os raios cósmicos interagem com átomos de nitrogênio,
criando átomos de carbono-14 como expressado na seguinte equação:
Na desintegração do carbono-14, um nêutron do núcleose desintegra produzindo um próton que origina o
átomo de nitrogênio-14 e a emissão de uma partícula β.
Durante toda a vida os organismos vivos absorvem o carbono-14 da atmosfera, deixando de absorver quando
morrem, assim, o isótopo começa a decair com o tempo, seguindo uma taxa previsível. Medidas da
quantidade residual de carbono-14 em um espécime destruído ou peça arqueológica possibilitam o cálculo do
tempo de morte do organismo ou o tempo de existência da peça arqueológica.
A taxa de decaimento do carbono-14 é bem conhecida, e sua meia-vida é de aproximadamente 5.730 anos.
Uma meia-vida na ordem de milhares de anos implica a possibilidade de determinar a cronologia de eventos
históricos de longo prazo, e, assim, reconstruir a história da Terra.
VIDEO RESUMO
Nesta aula, conhecemos a lei do decaimento radioativo, compreendendo a desintegração nuclear e
explorando os conceitos fundamentais relacionados ao tempo de meia-vida em contextos físicos, biológicos e
efetivos. A radioatividade, por meio dos processos subatômicos, gera implicações importantes em diversas
áreas da ciência, incluindo medicina e geologia. Assista ao vídeo para aprofundar seu conhecimento de
decaimento e desintegração radioativa e suas aplicações.
 Saiba mais
CARDOSO, E. de M. et al. Radioatividade. Comissão Nacional de Energia Nuclear-CNEN, 2000.
7
N
14
+
0
n
1
→
6
C
14
+
1
H
1
6
C
14
→
7
N
14
+
−1
β
0
https://www.famema.br/famema/ensino/disciplinas/doc/Boletim_n%C2%BA_009_RADIOATIVIDADE_CNEN.pdf
SANTOS, W. A. dos. Introdução às técnicas de datação por decaimento radioativo. 2017. 34 f.
Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) – Departamento de Física da Universidade
Estadual de Maringá, 2017.
COMPETÊNCIA DESENVOLVIDA NA UNIDADE – RADIAÇÃO: UMA FORMA DE TRANSPORTE DE
ENERGIA
Olá, estudante, bem-vindo à aula de revisão do curso de radiação ionizante. Nesta revisão, relembraremos o
que é a radiação ionizante, suas características, formas de interações com a matéria e as aplicações na
medicina e na indústria.
A radiação é a propagação da energia no meio e pode ocorrer tanto por meio de ondas eletromagnéticas
quanto por partículas (corpuscular), sendo classi�cada em radiação ionizante e não ionizante. A radiação
ionizante tem energia su�ciente para arrancar elétrons dos átomos, criando íons carregados eletricamente
que podem dani�car moléculas de DNA. Algumas radiações ionizantes são tão únicas e peculiares que têm um
nome atrelado: radiação alfa (α), composta por núcleos de hélio; radiação beta (β), constituída por elétrons ou
pósitrons; e radiação gama (γ), formada por fótons de alta energia. Cada tipo tem características distintas de
penetração e requer diferentes níveis de proteção. Contrastando, a radiação não ionizante não tem energia
su�ciente para quebrar o DNA, sendo inofensiva em exposições normais. Em medicina, é usada em técnicas
de diagnóstico, como ressonância magnética.
As radiações têm uma energia associada (, que ao colidir com algum meio, transfere sua energia para outras
partículas. Os principais processos de interação são: efeito fotoelétrico, efeito Compton, efeito Rayleigh e
criação par elétron-pósitron. No efeito fotoelétrico, os fótons são totalmente absorvidos e elétrons são
liberados do meio; o efeito Compton é caracterizado pelo espalhamento inelástico de fótons por elétrons
livres; já o efeito Rayleigh representa o espalhamento elástico da radiação; e na criação de par elétron-
pósitron um fóton, devido à interação com um núcleo atômico, se converte em um par instável de elétron e
pósitron.
A partir das interações com a matéria, o número de feixes radioativos diminui ao longo da penetração com o
meio, o que é conhecido como atenuação da radiação, um processo aleatório dependente das propriedades
do material e da energia dos fótons. O comportamento dessa atenuação é uma diminuição exponencial
Aula 5
REVISÃO DA UNIDADE
http://www.dfi.uem.br/fisicaold/site.dfi.uem.br/wp-content/uploads/2018/01/010Willian-Alves-dos-santos-Bacharelado-2017.pdf
dependente do coe�ciente de atenuação (μ) da matéria, e remete uma medida que descreve a capacidade de
um material de absorver e reduzir a intensidade de um feixe de fótons, sendo maior com materiais mais
absorventes. A unidade de medida usual para μ é cm⁻¹.
Além disso, exploramos a importância da desintegração nuclear, que está ligada à lei do decaimento
radioativo e ao tempo de meia-vida. A desintegração nuclear é o comportamento dos núcleos atômicos
instáveis, que tendem a se transformar em núcleos mais estáveis, emitindo radiação. Este processo é
estocástico, sendo a taxa de decaimento determinada pela constante de decaimento (λ), única para cada
isótopo. A lei do decaimento radioativo descreve como a quantidade de uma substância radioativa diminui ao
longo do tempo devido à desintegração nuclear. Já o tempo de meia-vida é o tempo necessário para que uma
amostra radioativa especí�ca se desintegre pela metade. Há também a meia-vida biológica, relacionada à
eliminação de substâncias no corpo, e a meia-vida efetiva, que considera a acumulação da substância devido à
administração repetida. Ambos são cruciais na farmacologia e na manutenção de níveis terapêuticos de
substâncias no organismo.
REVISÃO DA UNIDADE
Neste resumo da unidade, exploramos conceitos primordiais da física nuclear, desde sua de�nição,
abordando seu comportamento pela lei do decaimento radioativo, desintegração nuclear e conceitos de
tempo de meia-vida em diferentes contextos. Também exploramos como a atenuação da radiação com a
matéria fornece informações do nosso mundo. Dessa forma, a radioatividade tem implicações importantes
em medicina e em outras ciências básicas, sendo essencial compreender seus processos para aplicá-los em
nosso mundo.
ESTUDO DE CASO
Urina na cintilogra�a
Olá, estudante! Você analisará o seguinte estudo de caso, em que você é o responsável pelo serviço de
medicina nuclear.
Dentre os exames de um serviço de medicina nuclear, temos a cintilogra�a. A cintilogra�a é um exame de
diagnóstico por imagem utilizado na medicina nuclear para avaliar a função e a anatomia de órgãos e tecidos
no corpo humano. Esse procedimento envolve a administração de uma pequena quantidade de substância
radioativa, conhecida como radiofármaco, ao paciente. Essa substância emite radiação gama, que pode ser
detectada por um equipamento chamado câmara cintilográ�ca. A câmara captura imagens da distribuição do
radiofármaco no corpo, permitindo a visualização de processos metabólicos, �uxo sanguíneo, estruturas
anatômicas e outras características especí�cas dos órgãos em estudo. A cintilogra�a é amplamente utilizada
para diagnosticar e monitorar condições médicas como câncer, doenças cardíacas, distúrbios da tireoide e
distúrbios ósseos, entre outras, fornecendo informações valiosas para o planejamento do tratamento e
acompanhamento dos pacientes.
Imagine que Davi, um menino de 9 anos, precisa fazer um exame de cintilogra�a renal para avaliar a função
de seus rins. Ele está muito ansioso e com medo, pois é a primeira vez que vai passar por esse tipo de
procedimento.
Inicialmente é aplicada a dose de 20 milicurie (mCi) de tecnécio-99m DTPA (ácido dietilenotriaminopentacético
marcado com tecnécio-99m), e após o tempo de biodistribuição no organismo, Davi é colocado na mesa de
cintilogra�a. Durante a realização do exame, Davi se urina, contaminando suas roupas e a máquina.
Considerando a dose inicial, o tempo de meia-vida de aproximadamente 6 horas do tecnécio-99m (99mTc), e
os conhecimentos aprendidos nesta unidade, re�ita o que deve ser feito em relação:
1. Ao tempo depois a cintilogra�a deve �car fechada, considerando que deve ter somente 0,01 mCi de
radiação de fundo.
2. Às roupas contaminadas do Davi.
3. À pele do Davi.
4. Ao aparelho de cintilogra�a contaminado.
Quais procedimentos podemos realizar para evitar este tipo de problema?
Além disso, após um exame demedicina nuclear, disserte porque o paciente deve dormir separadamente de
sua família, explicando os perigos da radiação ionizante. Fale também da in�uência no tempo de meia-vida
biológico no decaimento radioativo deste paciente.
 Re�ita
A contaminação radioativa ocorre quando materiais ou substâncias contendo elementos radioativos são
introduzidos em um ambiente ou em organismos, resultando na presença indesejada e perigosa de
radiação ionizante.
A descontaminação arti�cial em um contexto de decaimento radioativo implica a remoção ou redução da
quantidade de material radioativo presente em determinado local ou substância. Ao remover parte dos
átomos radioativos, reduz-se o número inicial de átomos (N inicial) que estão sujeitos ao processo de
decaimento. A fórmula de decaimento radioativo, que descreve a evolução temporal da quantidade de
material radioativo, é dada por:
Onde N(t) é a quantidade de material radioativo no tempo t, N0 é o número inicial de átomos radioativos,
λ (lambda) é a constante de decaimento e t é o tempo.
N (t)  =  N
0
 .  e
−λt
Portanto, ao realizar a descontaminação e diminuir a quantidade de átomos radioativos (N0), estamos
in�uenciando diretamente o valor inicial da fórmula do decaimento radioativo, resultando em uma
menor quantidade de material radioativo presente e, consequentemente, em uma evolução temporal
mais controlada da radiação.
RESOLUÇÃO DO ESTUDO DE CASO
Vamos abordar as ações apropriadas para lidar com cada uma das situações apresentadas:
1. Tempo de fechamento da cintilogra�a para garantir 0,01 mCi de radiação de fundo:
O tempo necessário para garantir que haja apenas 0,01 mCi de radiação de fundo pode ser calculado usando
a fórmula do decaimento raditivo:
Neste caso, queremos encontrar o tempo (t) para que a atividade (A(t)) seja igual a 0,01 mCi, conhecendo a
atividade inicial (A0 = 20 mCi) e a meia-vida (t1/2 = 6 horas). Resolvendo essa equação para t, você obterá o
tempo necessário.
 = 
 .
O equipamento deverá ser inutilizado após 66 horas para não haver contaminação devido ao acidente da
urina radioativa do Davi.
2. Roupas contaminadas de Davi:
As roupas contaminadas devem ser removidas imediatamente, e Davi deve receber roupas limpas. As roupas
contaminadas devem ser manuseadas com cuidado e colocadas em recipientes apropriados para posterior
descarte seguro.
3. Pele de Davi:
A pele de Davi deve ser cuidadosamente enxugada e posteriormente lavada para remover qualquer traço de
substância radioativa. Isso pode envolver a utilização de soluções especí�cas recomendadas para
descontaminação.
A (t) =  A
0
 .  (
1
2
)
t/t1/2
0,01 =  20 .  (
1
2
)
t/6
0,0005 =  (
1
2
)
t/6
t
6
log
0,0005
1/2
 
t
6
= log 0,0005 / log 0,5 
t
6
= −3,30/  − 0,30 
t
6
= 11 
t = 66 horas 
4. Aparelho de cintilogra�a contaminado:
O aparelho de cintilogra�a deve ser inutilizado imediatamente para evitar que outros pacientes sejam
expostos à radiação desnecessária, ou que essa contaminação gere artefatos nas imagens. A
descontaminação do equipamento deve ser realizada por pro�ssionais treinados, seguindo os procedimentos
de segurança apropriados.
Procedimentos para evitar este tipo de problema: educação e preparação adequadas do paciente,
comunicação clara acerca do procedimento, incentivo à ida ao banheiro antes do exame e monitoramento
atento durante o procedimento podem ajudar a evitar situações de contaminação. Já para crianças e idosos
com problemas urinários, é recomendado colocar um material absorvente embaixo do paciente, como fraldas
e tecidos.
Quanto à in�uência do tempo de meia-vida biológico no decaimento radioativo do paciente, deve-se
considerar que o tempo de meia-vida biológico afeta a taxa de eliminação do radiofármaco do corpo. Se o
tempo de meia-vida biológico for maior, a eliminação será mais lenta, prolongando a exposição à radiação.
Portanto, é essencial levar em consideração o tempo de meia-vida biológico ao planejar o tempo de espera
antes que o paciente possa se aproximar de outras pessoas com segurança após o exame de medicina
nuclear. A segurança e o bem-estar do paciente e das pessoas ao seu redor são prioridades durante todo o
processo.
RESUMO VISUAL
Fonte: elaborado pelo autor.
Aula 1
NOUAILHETAS, Y.; ALMEIDA, C. E. B.; PESTANA, S. Radiações Ionizantes e a vida. Rio de Janeiro: CNEN, 2005.
PINO, E. S.; GIOVEDI, C. Radiação ionizante e suas aplicações na indústria. UNILUS Ensino e Pesquisa, v. 2, n.
2, p. 47-52, 2013.
Aula 2
OKUNO, E. Radiação: efeitos, riscos e benefícios. São Paulo: O�cina de Textos, 2018.
YOSHIMURA, E. M. Física das Radiações: interação da radiação com a matéria. Revista Brasileira de Física
Médica, v. 3, n. 1, p. 57-67, 2009.
Aula 3
DURAN, P. Com contratação emergencial de fogos, custo do Réveillon do Rio supera R$ 15 mi. CNN Brasil, 28
dez. 2021. Disponível em: https://www.cnnbrasil.com.br/nacional/com-contratacao-emergencial-de-fogos-
custo-do-reveillon-do-rio-supera-r-15-mi/. Acesso em: 15 set. 2023.
OKUNO, E.; YOSHIMURA, E. Física das Radiações. São Paulo: O�cina de Textos, 2010.
SÁ, J. R. et al. Interação da física das radiações com o cotidiano: uma prática multidisciplinar para o ensino de
física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39, n. 1, 2017. Disponível em:
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt#. Acesso em: 15 set. 2023.
Aula 4
GROCH, M. W. Radioactive decay. Radiographics: a review publication of the Radiological Society of North
America, v. 18, n. 5, 1998. Disponível em: https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617. Acesso em: 8
set. 2023.
KIM, P. D.; TRAN, H. D. I-123 Uptake. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2023. Disponível em:
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32644740/. Acesso em: 8 set. 2023.
REFERÊNCIAS
https://www.cnnbrasil.com.br/nacional/com-contratacao-emergencial-de-fogos-custo-do-reveillon-do-rio-supera-r-15-mi/
https://www.cnnbrasil.com.br/nacional/com-contratacao-emergencial-de-fogos-custo-do-reveillon-do-rio-supera-r-15-mi/
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt
https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32644740/
Imagem de capa: Storyset e ShutterStock.
Aula 5
GROCH, M. W. Radioactive decay. Radiographics: a review publication of the Radiological Society of North
America, v. 18, n. 5, 1998. Disponível em: https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617. Acesso em: 8
set. 2023.
NOUAILHETAS, Y.; ALMEIDA, C. E. B.; PESTANA, S. Radiações Ionizantes e a vida. Rio de Janeiro: CNEN, 2005.
OKUNO, E. Radiação: efeitos, riscos e benefícios. São Paulo: O�cina de Textos, 2018.
SÁ, J. R. et al. Interação da física das radiações com o cotidiano: uma prática multidisciplinar para o ensino de
física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39, n. 1, 2017. Disponível em:
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt#. Acesso em: 15 set. 2023.
https://storyset.com/
https://www.shutterstock.com/pt/
https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt
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INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
A radiação ionizante pode ser proveniente de um fenômeno natural ou produzida arti�cialmente, com energia
su�ciente para ionizar átomos e destruir moléculas de DNA.
Durante nosso estudo, serão abordados conceitos importantes, como energia de ionização, fontes de
radiação e interação da radiação com a matéria. Além disso, serão vistos os três principais tipos de radiação
ionizante, com a compreensão de suas características e efeitos.
A importância de dominar esse tema é notável em diversas áreas pro�ssionais. Como tecnólogo, por exemplo,
você terá a aplicabilidade prática em áreas como medicina, indústria, segurança e pesquisas cientí�cas. Na
medicina, a radiação ionizante é utilizada em diagnósticos e tratamentos de doenças. Já na indústria, pode ser
aplicada para controle de qualidade de materiaise esterilização. Entender a interação da radiação com a
matéria também é vital para garantir a segurança em ambientes que lidam com estas fontes.
Vamos começar?
Aula 1
CONCEITOS BÁSICOS DE RADIAÇÃO IONIZANTE
Olá, estudante! A radiação ionizante pode ser proveniente de um fenômeno natural ou produzida
arti�cialmente, com energia su�ciente para ionizar átomos e destruir moléculas de DNA.
RADIAÇÃO IONIZANTE
 Aula 1 - Conceitos básicos de radiação ionizante
 Aula 2 - Interação da radiação com a matéria
 Aula 3 - Interação de raios x e raios gama com a matéria
 Aula 4 - Decaimento radioativo
 Aula 5 - Revisão da unidade
 Referências
A RADIAÇÃO
A radiação é a propagação de energia em qualquer meio e ocorre tanto por ondas eletromagnéticas como
por partículas (corpuscular), podendo ser emitida por fontes naturais ou arti�ciais. A principal diferença entre
radiação ionizante e não ionizante está relacionada ao seu potencial de interagir com a matéria. A radiação
ionizante tem energia su�ciente para remover elétrons de átomos, criando íons carregados eletricamente
capazes de destruir a molécula de DNA. Por outro lado, a radiação não ionizante tem menos energia e não é
capaz de ionizar átomos, sendo geralmente inofensiva para os sistemas biológicos em níveis normais de
exposição. Alguns exemplos de radiação não ionizante são ondas de rádio, micro-ondas, luz visível e raios
ultravioleta, enquanto a radiação ionizante abrange os raios X, raios gama e raios cósmicos.
A capacidade da radiação ionizante de ionizar átomos e moléculas, removendo elétrons dos átomos e criando
íons carregados eletricamente, provém de sua alta energia, que pode ser transferida para a matéria durante o
processo de interação. Os conceitos "energia de ligação" e "energia de ionização" são essenciais para entender
a natureza da radiação ionizante, e são:
Energia de ligação: é a força de atração que mantém os elétrons em órbita ao redor do núcleo de um átomo
ou molécula. Quando a radiação ionizante interage com a matéria, transfere energia su�ciente para superar a
energia de ligação, liberando um ou mais elétrons.
Energia de ionização: é a quantidade mínima de energia necessária para remover um elétron de um átomo
estável, produzindo um átomo instável com vacâncias de elétrons na sua nuvem eletrônica.
Em relação aos três principais tipos de radiação ionizante, podemos citar:
Radiação alfa (α): consiste em núcleos de hélio compostos por dois prótons e dois nêutrons. Devido ao seu
tamanho e carga elétrica positiva, as partículas alfa têm uma capacidade limitada de penetração e são
facilmente detidas por materiais sólidos, como papel ou mesmo a camada externa da pele.
Radiação beta (β): são elétrons ou pósitrons (elétrons com carga positiva) de alta energia emitidos por um
núcleo radioativo. As partículas beta são mais leves e penetrantes em relação com a radiação alfa, requerendo
proteção adicional, como roupas de proteção ou materiais densos, para bloqueá-las.
Radiação gama (γ): são fótons de alta energia produzidos por processos nucleares, extremamente
penetrantes, e requerem barreiras espessas de concreto ou chumbo para detê-los.
A radiação ionizante pode originar-se de fontes naturais ou arti�ciais:
Radioatividade natural: muitos elementos químicos têm instabilidade em seus núcleos, portanto, em prol da
busca da estabilidade emitem radiação. Por exemplo, o urânio e o tório, presentes em rochas e solos, são
fontes naturais de radiação ionizante.
Radioatividade arti�cial: provém da intervenção humana por meios físicos ou químicos, resultando na
produção de radiação ou elementos radioativos que não existem naturalmente, como os raios X, o tecnécio-
99m e partículas carregadas aceleradas.
A interação da radiação ionizante com a matéria pode ocorrer de diferentes formas, e as principais são:
Ionização direta: a radiação transfere energia su�ciente para remover um elétron diretamente do átomo,
criando íons carregados.
Ionização indireta: a radiação interage com moléculas na matéria, formando espécies reativas que, por sua
vez, ionizam átomos adjacentes.
QUANTIZAÇÃO DA RADIAÇÃO: FÓTONS E O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
O conceito de quantização da radiação, formulado por Max Planck em 1900, refere-se ao fenômeno em que a
energia das ondas eletromagnéticas são quantidades discretas, descritas como "pacotes de quantum" e
conhecidas como fótons. A energia de um fóton é diretamente proporcional à frequência da radiação,
conforme expresso pela equação de Einstein-Planck: E=h , onde "E" é a energia do fóton, "h" é a constante de
Planck (h=6,63 x 10 m kg/s) e é a frequência da radiação.
A energia de radiação também pode ser descrita em termos do comprimento de onda ( ) pela relação E = ,
em que c é a velocidade de propagação da luz no vácuo. O espectro eletromagnético, como apresentado na
Figura 1, abrange uma ampla gama de radiações, desde as de menor energia, como as ondas de rádio e
micro-ondas, passando pelo infravermelho e luz visível, até as de maior energia, como os raios ultravioleta,
raios X, raios gama e raios cósmicos.
Figura 1 | Espectro eletromagnético completo
Legenda: O espectro da radiação é de�nido pela sua energia, que está ligada diretamente com a frequência. As menores frequências
apresentam os maiores comprimentos de onda.
Fonte: Wikipedia.
A radiação pode ser divida em duas classes, não ionizantes e ionizantes, baseadas na energia necessária para
quebrar uma cadeia de DNA. A radiação não ionizante não tem energia necessária para a quebra deste DNA,
e técnicas de ressonância magnéticas usufruem dessa baixa energia de radiação em prol do diagnóstico. Já a
radiação ionizante tem energia necessária para a quebra de DNA. A interação da radiação ionizante com DNA
pode ocorrer de forma direta ou indireta. Na forma direta, a radiação ionizante interage pontualmente com o
DNA, destruindo ou alterando sua cadeia – cerca de 1% da interação. Já na forma indireta, a radiação, ao
interagir com a matéria, produz hidrólise (quebra da molécula de água), gerando diferentes formas de radicais
livres. Estes, para sua estabilidade, destroem moléculas em sua proximidade, inclusive o DNA. A radiação
ionizante é amplamente utilizada na medicina radiológica, por exemplo, em exames de raio-x, mamogra�a,
tomogra�a e �uoroscopia.
Figura 2 | Modelo de ionização de um átomo
v
-34 2 ′′v′′
λ
hc
λ
Legenda: Um átomo estável que sofre a incidência de uma energia externa (A) ioniza um elétron da sua camada eletrônica (B),
produzindo uma vacância e um elétron ionizado. Esse átomo instável, procurando por um equilíbrio, rearranja seus elétrons, emitindo
essa energia extra por meio de um fóton (C).
Fonte: elaborada pelo autor
Uma das formas de se produzir radiação ionizante é pela interação com a matéria, aplicando-se energia. No
raio-x, por exemplo, bombardeiam-se elétrons carregados do catodo para ânodo. O ânodo é um metal
estável, geralmente tungstênio, que tem muitas camadas eletrônicas preenchidas com elétrons, fornecendo o
ambiente ideal para a interação. Essa interação precisa de uma energia mínima para que sejam expulsos
elétrons dessas camadas, denominando, assim, a energia de ionização. A energia de ionização é uma
grandeza que de�ne a quantidade mínima de energia necessária para remover um elétron de um átomo
estável. Esse processo resulta na formação de um átomo instável com elétrons ausentes em sua nuvem
eletrônica. A ionização ocorre quando o átomo recebe energia su�ciente para superar a atração entre o
elétron e o núcleo do átomo, mudando de nível eletrônico. Dependendo da camada do elétron ionizado, este
terá uma energia, e as camadas mais internas são as de maiores energias. Após a ionização, o elétron retorna
para a camada original, e nesse processo libera a diferença de energia em forma de fóton, como mostra a
Figura 2.
APLICAÇÕES BENÉFICAS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
A radiação ionizante é amplamente utilizada em diversas áreas da ciência, daindústria e da medicina.
Na medicina, ela é aplicada em tratamentos de radioterapia para combater o câncer. Nesse contexto, a
radiação é direcionada para o tumor, causando danos biológicos às células cancerígenas e impedindo seu
crescimento e proliferação.
Uma característica dessa interação da radiação com o tumor é a produção de radicais livres, visto que estes
tecidos são ricos em oxigênio devido ao seu metabolismo. Nesse tratamento, o tipo de radiação também é
uma escolha: para tratamento de câncer de pele a radiação alfa, com menor poder de penetração, é uma boa
opção; já para tratamento de cânceres internos, normalmente são usados feixes de fótons e elétrons, com
maior poder de penetração. Uma menção honrosa na radioterapia é a protonterapia, em que átomos
carregados (prótons de hidrogênio, carbono etc.) são acelerados com energia especí�ca, dependendo da
profundidade do alvo, depositando a maior parte da sua energia de maneira pontual.
Na medicina nuclear, a radiação pode ser utilizada para diagnóstico e tratamento por meio de radiofármacos.
Um radiofármaco é a combinação de um fármaco que tem uma a�nidade biológica com algum tecido, e o
radioisótopo é o componente responsável pelo emissor de radiação. Os radioisótopos mais utilizados para
diagnóstico são tecnécio 99, �úor 18 e iodo 123. O uso desses radiofármacos, associado aos exames de
cintilogra�a, tomogra�a por emissão de pósitrons (PET) e tomogra�a por emissão de fóton único (SPECT),
possibilita o diagnóstico e monitoramento de doenças benignas e tumores. Já para o tratamento, é usado o
radioisótopo iodo 131 para tratamento de câncer de tireoide.
Além das aplicações citadas, a radiação ionizante também é amplamente utilizada em diagnósticos médicos,
por meio de exames como radiogra�a, mamogra�a, tomogra�a computadorizada e �uoroscopia. Essas
técnicas fornecem representações da realidade do interior do corpo humano, permitindo planejamentos
cirúrgicos, detecção precoce e acompanhamento de doenças e lesões, que muitas vezes podem acarretar a
mudança do desfecho do paciente.
Outra aplicação importante da radiação ionizante é na indústria, em processos de esterilização para a
conservação de alimentos e produtos médicos, garantindo que sejam seguros para o consumo e uso. Além
disso, a radiação ionizante é empregada na inspeção de materiais, como peças de aeronaves e componentes
eletrônicos, permitindo a detecção de falhas e defeitos invisíveis a olho nu.
Na área da pesquisa cientí�ca, a radiação ionizante também desempenha um papel crucial, e é utilizada para
investigar a estrutura de materiais como cristais e moléculas, por meio de técnicas como a cristalogra�a de
raios X e a espectroscopia de absorção de raios gama. Essas técnicas permitem a compreensão das
propriedades e comportamento da matéria em nível atômico, possibilitando avanços em diversas áreas da
ciência.
Apesar das inúmeras aplicações bené�cas, é importante destacar que a radiação ionizante também apresenta
riscos à saúde, especialmente em altas doses. Por isso, seu uso é regulamentado e monitorado de perto em
todas as áreas em que é empregada.
Em suma, a radiação ionizante é uma ferramenta poderosa e versátil que traz inúmeros benefícios para a
sociedade. Seu uso em áreas como medicina, indústria, pesquisa cientí�ca e geração de energia demonstra o
impacto positivo que essa forma de radiação pode ter quando aplicada de maneira responsável e controlada.
VIDEO RESUMO
Descubra os segredos da radiação ionizante nesta aula imperdível! Aprenda a respeito da energia de ligação e
de ionização, os tipos – alfa, beta e gama – e as fontes, desde a radioatividade natural até a arti�cial. Explore a
intrigante interação da radiação com a matéria e amplie seus conhecimentos neste universo de aplicações
cientí�cas e tecnológicas. Assista ao vídeo e desvende os mistérios dessa energia invisível que impacta o
mundo.
 Saiba mais
Para aprofundar seus conhecimentos indicamos o livro: Radiações ionizantes e a vida, por Yannick
Nouailhetas, Carlos Eduardo Bonacossa de Almeida e Sonia Pestana.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
A radiação ionizante tem como principal característica a capacidade de ionizar o meio que atravessa.
A interação da radiação com a matéria é um fenômeno que revela como diferentes tipos de energia
(corpuscular ou eletromagnética) penetram na matéria, desencadeando distintos processos como ionização,
excitação, absorção e espalhamento. 
Como a radiação tem um caráter dualístico, e a sua interação depende do tipo de radiação e do material que é
irradiado, nesta aula você estudará as características entre as interações das radiações eletromagnéticas com
a matéria e das interações de partículas carregadas com a matéria.
Compreender a interação da radiação com a matéria é igualmente importante para garantir a segurança em
ambientes em que essas fontes são manipuladas, como nas áreas da medicina, de pesquisa e da indústria. 
Vamos lá?
OS PRINCIPAIS TIPOS DE INTERAÇÃO
A radiação ionizante é um tipo de energia que, ao interagir com a matéria, tem a capacidade de remover
elétrons dos átomos, criando íons carregados. Esse processo ocorre a nível atômico e pode ser de forma
direta ou indireta.
A radiação corpuscular é constituída por partículas eletricamente carregadas. Esse tipo de radiação, ao
interagir com a matéria, transfere energia su�ciente para remover um elétron do átomo. podemos classi�car
essas partículas em carregadas pesadas (exemplo: radiação alfa – α) e leves (exemplo: radiação beta – β). As
partículas são oriundas da emissão de núcleos atômicos e feixes produzidos em aceleradores de partículas,
por exemplo. As partículas interagem com elétrons do material irradiado geralmente por meio de interações
coulombianas.
Aula 2
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Olá, estudante! A radiação ionizante tem como principal característica a capacidade de ionizar o meio
que atravessa.
http://pointer.esalq.usp.br/departamentos/leb/aulas/lce1302/rad_ion.pdf
As partículas pesadas (alfa, prótons ou íons acelerados) têm carga e massa, e interagem por meio de
sucessivos choques ou colisões, transferindo sua energia cinética para o meio de modo contínuo, até que ela
seja menor do que a energia de ionização. Já as partículas leves (beta e pósitron) têm carga, porém, massa
desprezível. A consequência são grandes perdas de energia das partículas leves incidentes e mudanças
bruscas na direção da trajetória. As partículas leves têm maior poder de penetração, em comparação às
partículas carregadas pesadas.
A radiação eletromagnética pertence à classe da radiação indiretamente ionizante, e é representada por
fótons de raios X oriundos de excitações atômicas e da desaceleração de partículas carregadas e raios gama
(γ) originados de desexcitações nucleares, por exemplo. Esse tipo de radiação, ao interagir com moléculas da
matéria, por meio da ação de campos eletromagnéticos, forma espécies reativas que, por sua vez, ionizam
átomos adjacentes. Esse tipo de radiação é esporádico, ou seja, cada partícula produz poucas ou nenhuma
interação ao atravessar um material, e o que determina a interação ou não, além do tipo de radiação, são as
características do meio.
A radiação eletromagnética ionizante é tratada como um conjunto de partículas – os fótons. Os fótons têm
uma energia associada 
que, ao colidir, transfere sua energia para outras partículas. Os principais processos de interação que ocorrem
com fótons e matéria são: efeito fotoelétrico, efeito Compton, efeito Rayleigh, e criação par elétron-pósitron.
Efeito fotoelétrico: o fóton é totalmente absorvido pelo meio, sendo, assim, o elétron da camada mais
interna do átomo liberado. Ressalta-se que os elétrons presentes nas camadas mais internas do átomo são
aqueles com maiores níveis de energia.
Efeito Compton: também é chamado de espalhamento inelástico. Um fóton é espalhado por um elétron livre
do material, e nesse processo ocorre uma transferência de parte dafundamentais, mantém prótons e nêutrons coesos apesar da
repulsão elétrica entre os prótons.
Eletrosfera
A eletrosfera circunda o núcleo e é a morada dos elétrons em órbita. Com carga elétrica negativa, os elétrons
são agrupados em camadas de energia chamadas órbitas. A mecânica quântica governa a organização destes
elétrons. Os elétrons em camadas externas têm maior energia e estão mais envolvidos em interações
eletromagnéticas.
Figura 3 | Átomo composto no núcleo por três prótons e quatro nêutrons, e na eletrosfera três elétrons
Fonte: Wikimedia Commons.
Fonte: Wikimedia Commons. 
Prótons e nêutrons não são indivisíveis; eles são compostos por partículas menores chamadas quarks. Os
prótons e nêutrons são formados por três quarks, sendo o próton formado por dois quarks up e um quark
down, e o nêutron, formado por dois quarks down e um quark up.
EXPLORANDO RADIAÇÃO, MODELOS ATÔMICOS E O MUNDO DOS ÁTOMOS
O entendimento do modelo atômico desempenha um papel fundamental em diversas áreas do mundo do
trabalho, abrangendo desde a indústria até a pesquisa cientí�ca avançada. O conhecimento atual do átomo e
suas interações com a matéria, por meio da radiação, é o resultado direto do conhecimento histórico
adquirido pelo homem a respeito da física de partículas e da radiação. Esse entendimento, que teve suas
raízes nos modelos atômicos e na exploração da radioatividade, é aplicado em várias disciplinas, permitindo
avanços tecnológicos, inovações e aplicações práticas que moldam nosso cotidiano e impulsionam o
progresso cientí�co.
Na indústria de semicondutores e eletrônica, por exemplo, o entendimento dos níveis de energia e as
interações entre elétrons em átomos é essencial para a fabricação de dispositivos eletrônicos. A tecnologia
dos semicondutores, que forma a base dos circuitos integrados e microchips, se apoia diretamente nas
propriedades dos elétrons nos átomos e nas camadas atômicas. Esse conhecimento permite o
desenvolvimento de computadores, smartphones, dispositivos de comunicação e muito mais.
Na medicina, a compreensão dos modelos atômicos é crucial para a pesquisa e o desenvolvimento de
tecnologias de imagem médica, como a ressonância magnética (RM) e a tomogra�a computadorizada (TC).
Essas técnicas exploram as propriedades de átomos e suas interações com a radiação para criar imagens
detalhadas de estruturas internas do corpo humano, auxiliando no diagnóstico de doenças e no planejamento
de tratamentos.
Na indústria de energia nuclear, o conhecimento dos modelos atômicos é aplicado na geração de energia por
meio de reações nucleares, como a �ssão e a fusão nuclear. Compreender a estrutura do núcleo atômico é
fundamental para controlar a liberação de energia em usinas nucleares e explorar maneiras mais seguras e
e�cientes de produzir energia.
Além disso, os modelos atômicos são cruciais na pesquisa cientí�ca. A investigação em áreas como a química
quântica e a nanotecnologia também se baseia em modelos atômicos para prever e controlar as propriedades
de materiais em escalas extremamente pequenas.
Situação-problema: contaminação radioativa na indústria alimentícia
Uma grande fábrica de processamento de alimentos enfrenta um desa�o crítico. Durante a inspeção de um
lote de produtos enlatados, foi detectada uma quantidade anormal de radiação. A fábrica utiliza latas de
alumínio para embalar seus produtos, e descobriu-se que as latas foram contaminadas por uma fonte
radioativa desconhecida. As investigações iniciais sugerem que a fonte da contaminação está no alumínio
utilizado para fabricar as latas.
O departamento de qualidade da fábrica está preocupado com a segurança dos produtos e dos
consumidores. Eles precisam entender a origem da contaminação, como ela afetou os alimentos enlatados e
como remediar essa situação de forma e�caz.
Os especialistas da fábrica começam a analisar a composição do alumínio utilizado nas latas, bem como os
processos de fabricação. Eles buscam compreender como átomos radioativos podem ter se misturado ao
material e identi�car o isótopo responsável pela radiação detectada. Além disso, eles precisam determinar se
houve algum impacto na segurança dos produtos alimentícios e avaliar o risco potencial para os
consumidores.
Nessa situação, o conhecimento acerca da estrutura dos átomos, radioatividade e interações entre partículas
subatômicas é crucial para resolver o problema. A equipe precisa considerar não apenas as questões de
segurança imediata, mas também os processos de produção e as possíveis consequências a longo prazo. A
situação destaca como a compreensão dos átomos é vital em setores industriais para garantir a qualidade e a
segurança dos produtos que chegam aos consumidores.
VIDEO RESUMO
Você explorou a introdução ao estudo da radiação em três atos incríveis: desvendando o passado dos
modelos atômicos, mergulhando na história fascinante da radiação e revelando o modelo do átomo que
molda nosso mundo atual. Agora, não perca o próximo capítulo! Assista ao nosso vídeo de revisão e
aprofunde seu conhecimento nessa jornada emocionante pela física e pela ciência.
 Saiba mais
A física de partículas é uma área ampla e tem como base o Standard Model, ou em português, modelo
padrão. Para conhecer um pouco mais do modelo padrão e esse universo da física de partículas, visite o
site do CERN, Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (em francês, Conseil Européen pour la
Recherche Nucléaire).
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Nas profundezas do átomo, um mundo de transformações e energia aguarda nossa exploração. Nesta aula
faremos uma jornada pelas complexidades da radioatividade, em que os segredos das partículas alfa e beta,
radiação gama, raios X, �ssão nuclear e emissão de nêutrons se desvendarão diante de nossos olhos curiosos.
Exploraremos os diferentes tipos de radioatividade que ocorrem naturalmente e os que resultam de
atividades humanas, desvendando as nuances da radiação natural e arti�cial. Em nossa busca pelo
entendimento, mergulharemos na �ssão nuclear, um processo fundamental que alimenta reatores nucleares
e, ao mesmo tempo, tem implicações signi�cativas para a energia e a sociedade. Além disso,
compreenderemos a emissão de nêutrons, um fenômeno crucial na física nuclear e nas aplicações práticas,
desde diagnósticos médicos até a pesquisa de materiais.
Aula 2
FÍSICA ATÔMICA E NUCLEAR
Olá, estudante! Nas profundezas do átomo, um mundo de transformações e energia aguarda nossa
exploração. 
https://www.home.cern/science/physics/standard-model.
À medida que avançamos nesta jornada, desvendaremos os mistérios da radioatividade e sua importância
para o nosso mundo moderno, sempre com a precaução de respeitar a segurança e os benefícios que essa
poderosa força da natureza pode nos proporcionar.
Vamos começar?
RADIAÇÃO E PARTÍCULAS
Vamos avançar na exploração e compreender mais profundamente os distintos tipos de radiação, os quais se
distinguem por suas propriedades físicas e modos de interação com a matéria.
Os núcleos podem passar por diversos processos que resultam na liberação de radiação. Esses processos
podem ser divididos em duas categorias: radioatividade e reações nucleares. No caso da radioatividade, os
núcleos se decompõem espontaneamente, transformando-se em diferentes tipos de núcleos ou em estados
de menor energia, acompanhados da emissão de radiação. Nas reações nucleares, os núcleos interagem com
outras partículas ou núcleos, resultando na emissão de radiação como um dos produtos. Em muitos casos,
alguns desses produtos passam por processos de desintegração radioativa subsequente (Lieser, 1997).
A radiação liberada por esses processos pode ser de natureza eletromagnética ou corpuscular. A radiação
eletromagnética engloba raios X e raios γ, enquanto as emissões corpusculares incluem partículas α, β (tanto
negativas quanto positivas) entre outras (Leo, 1987).
A radiação pode ser apresentada de duas formas:
A radiação natural provém de materiais radioativos,energia e do momento do fóton para o
elétron, e um fóton com energia menor é espalhado em outra direção.
Efeito Rayleigh: também chamado de espalhamento elástico. Nesse efeito, a radiação é tratada como uma
onda e corresponde à absorção e reemissão da radiação pelo alvo com a mesma energia da radiação
incidente em uma direção diferente.
Criação par elétron-pósitron: toda a energia do fóton é convertida em massa no núcleo atômico do alvo,
então é criado um par de elétron e pósitron altamente instáveis que se aniquilam ao se encontrarem. Após a
aniquilação, serão emitidos dois fótons de mesma energia em direções e sentidos opostos. Para esse
processo ocorrer, o fóton incidente deve ter no mínimo a energia de 1,022 MeV.
COMO FUNCIONA ESSA INTERAÇÃO?
A física quântica trouxe à luz um conjunto de fenômenos intrigantes que desa�am nossa compreensão
clássica do mundo físico. Quatro desses fenômenos notáveis são: o efeito fotoelétrico, o efeito Compton, o
efeito Rayleigh e a criação par elétron-pósitron.
E = hv ;  h = 6,63 x 10
−34
 m
2
kg/s)
O efeito fotoelétrico é um dos pilares da teoria quântica e foi elucidado por Albert Einstein em 1905. Ele
ocorre quando a luz incide sobre uma superfície metálica e provoca a emissão de elétrons. Contrariando a
física clássica, que previa que a energia seria absorvida gradualmente, o efeito fotoelétrico mostrou que a
energia da luz é quantizada em pacotes chamados de fótons. Quando um fóton atinge o material, ele
transfere sua energia diretamente para um elétron, liberando-o da estrutura do átomo em forma de corrente
elétrica. Isso resulta na emissão de elétrons com energias cinéticas que variam de acordo com a frequência da
luz incidente, e não com a sua intensidade, como previsto pela mecânica clássica.
Figura 1 | Efeito fotoelétrico
Legenda: A radiação incidente é absorvida totalmente pelo elétron do alvo, e o elétron é ejetado com energia cinética correspondente à
energia do fóton absorvido.
Fonte: elaborada pelo autor.
O efeito Compton, observado por Arthur Compton em 1923, é um exemplo da natureza corpuscular da luz e
de sua interação com a matéria. Quando fótons de alta energia (raios X ou raios gama) colidem com elétrons
livres, parte de sua energia é transferida para o elétron, causando um aumento no comprimento de onda do
fóton espalhado. Esse fenômeno forneceu evidências diretas da dualidade onda-partícula da luz, e auxiliou no
desenvolvimento da teoria quântica. Vale ressaltar que a interação Compton promove radiações espalhadas
em uma faixa energética inespecí�ca, visto que a interação com o alvo pode ser qualquer elétron diferente da
nuvem eletrônica do alvo.
Figura 2 | Efeito Compton
Legenda: A radiação incidente, ao atingir o elétron presente da nuvem eletrônica do alvo, promove uma radiação espalhada de menor
energia, com uma direção diferente da original.
Fonte: elaborada pelo autor.
O efeito Rayleigh é uma dispersão elástica da luz por partículas pequenas em relação ao comprimento de
onda da luz incidente. Embora seja um fenômeno clássico, sua interpretação ganha um toque quântico
quando consideramos partículas subatômicas. Por apresentarem a mesma dimensão energética, ocorre um
choque elástico, e a radiação incidente não muda seu comprimento de onda, somente sua direção. Vale
ressaltar que a interação Rayleigh promove radiações espalhadas em uma faixa energética especí�ca, visto
que a interação com o alvo pode ser somente no elétron da nuvem eletrônica de mesma ordem energética.
Figura 3 | Efeito Rayleigh
Legenda: A radiação incidente, ao atingir o elétron presente na nuvem eletrônica do alvo, promove uma radiação espalhada de mesma
energia, porém, com direção diferente.
Fonte: elaborada pelo autor.
A criação par elétron-pósitron é um fenômeno quântico que demonstra como partículas podem ser criadas
a partir de pura energia. De acordo com a famosa equação de Einstein, E=mc², energia e massa estão
interligadas. Em experimentos de alta energia, é possível criar pares de partículas, como elétrons e pósitrons,
a partir da colisão de fótons de alta energia ou partículas aceleradas com o núcleo atômico do alvo. Essa
criação é possível porque a energia cinética é convertida em massa, conforme previsto pela teoria da
relatividade e corroborado por observações experimentais em aceleradores de partículas. Reforça-se que a
aniquilação transforma o pósitron e elétron em dois raios gama de mesma energia de mesma direção, porém,
de sentidos opostos.
Figura 4 | Criação par elétron-pósitron
Legenda: Um fóton atinge o núcleo atômico de um alvo, transformando toda sua energia em massa por meio da criação do par elétron-
pósitron ejetado deste núcleo. Esse par se aniquila criando duas radiações gama, necessariamente em direções opostas.
Fonte: elaborada pelo autor.
AS INTERAÇÕES NO NOSSO COTIDIANO
A interação da radiação com a matéria é a base para a produção de alguns tipos de energia elétrica e para o
funcionamento de equipamentos utilizados na radiologia.
O efeito fotoelétrico é o princípio para a produção de energia elétrica dos painéis solares. O painel solar é feito
de um material semicondutor, com o uso do silício, que tem átomos com elétrons em níveis de energia
especí�cos otimizados. Quando a luz solar incide sobre essas células, os fótons transferem toda sua energia
para os elétrons presentes no material, deixando-os excitados. Com isso, os elétrons ganham energia
su�ciente para escapar de seus orbitais, e se tornam elétrons livres. Esses elétrons livres podem mover-se
dentro do material semicondutor, criando uma corrente elétrica. Assim, pelo efeito fotoelétrico, é possível
obter uma fonte de energia limpa, sustentável e renovável.
Já na medicina, os processos físicos de interação da radiação com a matéria estão presentes, por exemplo, na
produção de raios X. Os raios X são produzidos arti�cialmente pela aceleração de elétrons contra um material
metálico de alto número atômico, resultando desse choque a emissão de radiação eletromagnética,
caracterizada por uma frequência muito alta, pequeno comprimento de onda e alto poder de penetração.
O aparelho que produz raios X tem um tubo, que consiste em um ânodo (alvo de metal) e um cátodo
(�lamento de tungstênio). Quando uma corrente elétrica é aplicada ao �lamento, os elétrons são aquecidos e
acelerados em direção ao ânodo. Ao colidir com o alvo de metal, a energia cinética dos elétrons é convertida
em energia térmica (calor) e em radiação X. O espectro de emissão dos raios X tem um componente contínuo
(Bremsstrahlung) e um componente discreto (raios X característicos).
A produção dos raios X é essencial para uma variedade de aplicações, incluindo radiogra�a, tomogra�a
computadorizada (CT) e �uoroscopia. Cada uma dessas aplicações aproveita a capacidade do raio X de
penetrar e ser absorvido por tecidos biológicos e, assim, produzir imagens, ajudando no diagnóstico e
prognóstico de doenças.
Já na medicina nuclear, um exemplo prático é a técnica de imagem médica conhecida como tomogra�a por
emissão de pósitrons (PET, na sigla em inglês). O PET é uma modalidade de diagnóstico por imagem que utiliza
radionuclídeos para visualizar processos metabólicos e �siológicos no corpo humano, a partir do princípio
físico de aniquilação de pósitron- elétron. Após a administração do radiofármaco, o radionuclídeo instável
decai, emitindo pósitrons, que são partículas subatômicas com carga positiva. O pósitron emitido se desloca
pelo tecido do corpo até encontrar um elétron. Quando um pósitron e um elétron colidem, ocorre a
aniquilação mútua, promovendo a conversão de suas massas em energia na forma de dois fótons de raios
gama. Esses fótons são identi�cados pelos detectores de raios gama posicionados em torno do paciente.
Com base nas informações coletadas pelos detectores, o algoritmo reconstrói uma imagem tridimensional do
interior do corpo, revelando informações do �uxo sanguíneo, do metabolismo e da atividade celular emdiferentes regiões do corpo que, atreladas a informações clínicas, são utilizadas para diagnóstico e
monitoramento de doenças. 
VÍDEO RESUMO
Explore a interação da radiação com a matéria nesta aula, descobrindo seus quatro fenômenos principais: o
efeito fotoelétrico, por meio do qual a luz libera elétrons; o efeito Compton, que envolve choques entre fótons
e elétrons; o efeito Rayleigh, descrevendo o espalhamento da luz; e a criação par elétron-pósitron, gerando
partículas via colisão de fótons. Assista ao vídeo para entender melhor essa energia invisível e seu impacto no
mundo.
 Saiba mais
YOSHIMURA, E. M. Física das Radiações: interação da radiação com a matéria. Revista Brasileira de
Física Médica, v. 3, n. 1, p. 57-67, 2009.
Aula 3
https://www.rbfm.org.br/rbfm/article/view/35/v3n1p57.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Nesta aula, abordaremos com detalhes a atenuação da radiação, que é um fenômeno fundamental na física e
química e está relacionado à absorção de luz por substâncias quando ocorre a interação com os fótons. 
A quanti�cação da relação de absorção se denomina Lei de Beer-Lambert, que permite determinar
concentrações e identi�car substâncias com base na absorção de luz. Ela estabelece uma relação linear entre
a absorbância, a concentração da substância e o comprimento do caminho da luz. Essa absorção está
relacionada a estados excitados e transições eletrônicas, em que átomos ou moléculas absorvem energia da
luz e transitam para níveis de energia mais elevados. 
Além disso, nesta aula veremos que existem as transições nucleares, constituindo um domínio de estudo
essencial na compreensão da física nuclear e das interações fundamentais que moldam a estrutura da
matéria.
Vamos lá?
A DANÇA DOS FÓTONS: EXPLORANDO SUAS INTERAÇÕES COM O MEIO
A atenuação de feixe de fótons é um fenômeno físico que descreve a redução progressiva da intensidade de
uma radiação à medida que ela atravessa um material. Esse processo ocorre devido à interação dos fótons
que compõem o feixe com os átomos presentes no material. Durante essa interação, os fótons podem ser
absorvidos, dispersos ou desviados de sua trajetória original. Além disso, parte da energia dos fótons pode ser
transformada em outras formas de energia, como calor. A atenuação da radiação é um processo aleatório que
ocorre de forma exponencial nunca chegando a zero, e depende das propriedades do material e da energia
dos fótons envolvidos. O coe�ciente de atenuação (μ) é uma medida que descreve a capacidade de um
material em absorver e reduzir a intensidade de um feixe de fótons à medida que a radiação percorre esse
material. Quanto maior o valor do coe�ciente de atenuação, maior será a absorção e a consequente redução
na intensidade da radiação. A unidade de medida usual para o coe�ciente de atenuação é cm⁻¹.
A atenuação do feixe de fótons é um fenômeno da relação da absorbância dessa radiação com o material
especí�co, podendo ser entendido por meio da Lei de Beer-Lambert. A Lei de Beer-Lambert, fundamental na
espectrofotometria, descreve a relação entre a absorbância de uma substância, a concentração da solução e o
comprimento do caminho da luz através da amostra. Essa lei oferece uma maneira precisa e quantitativa da
INTERAÇÃO DE RAIOS X E RAIOS GAMA COM A MATÉRIA
Olá, estudante! Nesta aula, abordaremos com detalhes a atenuação da radiação, que é um fenômeno
fundamental na física e química e está relacionado à absorção de luz por substâncias quando ocorre a
interação com os fótons. 
concentração de uma substância em uma solução, e é amplamente utilizada em análises químicas e
bioquímicas, como na determinação de concentrações de biomoléculas, compostos químicos e outros
componentes em solução.
A atenuação do feixe de fótons está intrinsecamente ligada aos estados excitados das partículas no meio,
porque quando a radiação incide sobre um material, ela pode interagir com os elétrons presentes nos átomos
e moléculas desse material. A excitação eletrônica está relacionada às transições eletrônicas, nas quais os
elétrons mudam de órbitas ao redor do núcleo do átomo. A absorção de fótons pela substância provoca o
salto de elétrons de níveis de energia mais baixos para níveis mais elevados, resultando na absorção de luz e
na atenuação do feixe. Essa interação pode levar os elétrons a estados excitados, nos quais têm mais energia
do que em seus estados fundamentais. Entretanto, os estados excitados são temporários e instáveis, e os
elétrons tendem a retornar ao estado fundamental, liberando a energia adquirida durante a excitação na
forma de radiação emitida ou calor.
Além das transições eletrônicas, existem também as transições nucleares, que podem contribuir para a
atenuação do feixe de fótons em certas situações. Estas envolvem mudanças nos estados nucleares dos
átomos, alterando o número de prótons ou nêutrons no núcleo. Essas mudanças podem ocorrer devido a
processos como a captura de nêutrons ou emissão de partículas alfa, beta ou gama.
A DANÇA DOS FÓTONS NA MATEMÁTICA
A atenuação de radiação é um fenômeno da física que descreve a redução da intensidade da radiação ao
atravessar um material com um determinado coe�ciente de atenuação (Figura 1). A fórmula que representa
esse processo é dada por:
Onde:
I é a intensidade da radiação após atravessar uma espessura x do material;
I é a intensidade inicial da radiação;
μ é o coe�ciente de atenuação do material.
Figura 1 | Atenuação da radiação em um meio
I(x) = I
0
 .  e
−μx
0 
Legenda: A radiação com intensidade inicial (I ) ao atravessar um material com um determinado coe�ciente de atenuação (μ) diminui sua
intensidade de acordo com a espessura do material (x) de forma exponencial.
Fonte: elaborada pelo autor.
O coe�ciente de atenuação (μ) depende das propriedades intrínsecas do material e da energia da radiação
incidente, sendo crucial para entender e controlar a transmissão de radiação em diferentes contextos (Figura
2). Na medicina, por exemplo, na radioterapia (MeV) e no radiodiagnóstico (KeV), trabalha-se com duas ordens
de energias totalmente discrepantes.
Figura 2 | Coe�ciente de atenuação do chumbo em função da energia
Legenda: A curva em azul representa o coe�ciente de atenuação por produção de pares. Em vermelho, devido ao efeito fotoelétrico e, em
verde, espalhamento Compton.
Fonte: Sá et al. (2017, [s. p.]).
Uma ferramenta para mensurar a absorção dos diferentes materiais e substâncias é a lei de Beer-Lambert:
uma lei empírica que relaciona a absorbância de uma substância à concentração da solução absorvente e ao
caminho óptico percorrido pela luz no meio. Matematicamente, ela pode ser expressa pela equação:
0
A = εcl 
Onde:
A é a absorbância;
ε é o coe�ciente de absortividade molar;
c é a concentração da substância;
 é o comprimento do caminho percorrido pela luz.
As unidades de medidas do coe�ciente de absorção (ε) e da concentração da substância (c) dependem do
estado de concentração da substância absorvedora, podendo ser expressa em molar ou densidade. O valor
do coe�ciente de absorção é dependente do material absorvedor e do comprimento de onda para cada
material.
A interação da radiação ionizante com a matéria promove a excitação de elétrons de átomos do meio devido à
troca de energia, promovendo transições eletrônicas e nucleares. Os elétrons orbitam em torno dos átomos
em diferentes níveis de energia, e normalmente residem no estado fundamental, o de menor energia. No
entanto, quando ocorre a interação com a radiação, os elétrons absorvem energia e migram para níveis de
energia mais elevados, resultando em estados excitados eletrônicos. Esses estados são temporários e
instáveis, pois os elétrons tendem a retornar ao estado fundamental, liberando a energia absorvida na forma
de radiação eletromagnética, que será dependente da diferença de energia entre os estados envolvidos.
As transições eletrônicas envolvem uma mudança de elétrons entre estados de energia, enquanto estadosexcitados nucleares envolvem mudanças nas con�gurações nucleares. Os estados excitados nucleares são
temporários e não induzidos pela natureza. Com o tempo, esses estados de alta energia tendem a cair de
volta para os estados fundamentais, liberando a energia extra na forma de fótons gama. 
A DANÇA DOS FÓTONS: IMPLICAÇÕES VISÍVEIS NA VIDA COTIDIANA
Os saberes da atenuação de feixe de fótons têm uma extensa gama de aplicações que abrangem âmbitos da
sociedade seja no diagnóstico médico, na radioproteção ou na segurança nacional.
No campo da medicina sobressai no radiodiagnóstico, uma vez que a atenuação destes feixes radioativos se
dá de forma diferente em tecidos distintos, permitindo a criação de tecnologias como raios-x, mamogra�a,
tomogra�a computadorizada e �uoroscopia. Vale ressaltar que na mamogra�a, devido à radiossensibilidade
da mama, são usados �ltros metálicos especí�cos que retiram feixes de menores energias que interagiriam
somente na pele, fornecendo, assim, menor dose à paciente sujeita ao exame.
No campo da radioproteção, os saberes da atenuação de feixe fornecem uma forma adequada de diminuir a
dose de radiação aos pacientes, trabalhadores e terceiros, seja em hospitais, usinas nucleares ou instalações
correlatas. Essa gestão minuciosa é imperativa para assegurar a integridade e a segurança dos trabalhadores,
bem como para prevenir quaisquer possíveis impactos adversos na comunidade circunvizinha.
l
No campo da segurança nacional, coe�cientes de atenuação especí�cos (μ) de explosivos, drogas e
substâncias ilícitas fornecem informações valiosas às forças policiais a respeito de possíveis contrabandos, e
quando diferenças de μ ponto a ponto formam uma imagem de objeto que se assemelha uma arma, isso
aumenta a acurácia na �scalização pelos órgãos competentes.
Outra aplicação direta da interação da radiação com a matéria é vista pela Lei de Beer-Lambert, sendo a base
da espectrofotometria, e aplicada em diversas áreas como química, bioquímica e ciências ambientais. Essa lei
descreve a relação entre a absorbância de uma substância, a concentração da solução e a absorbância molar
do soluto. Essa lei serve para quanti�car a concentração de uma substância em uma solução, permitindo
análises precisas e quantitativas em vários campos, como determinação de concentração de solutos em
amostras de água, identi�cação de biomoléculas em experimentos bioquímicos e análises farmacológicas.
Os fogos de artifício são espetáculos visuais que se valem da física dos estados excitados e transições
eletrônicas para criar deslumbrantes cores e padrões no céu. O processo começa com a queima de materiais
pirotécnicos contendo compostos químicos especí�cos. Durante a queima, a energia térmica é transferida
para os elétrons nos átomos dos materiais, elevando-os a estados excitados. Quando esses elétrons retornam
ao seu estado fundamental, liberam a energia absorvida na forma de luz visível. As cores distintas dos fogos
de artifício são resultantes das transições nucleares especí�cas e das propriedades dos elementos químicos
presentes nos compostos pirotécnicos. Cada elemento libera energia em comprimentos de onda
característicos, resultando nas diversas tonalidades que encantam os espectadores durante os espetáculos
pirotécnicos.
Figura 3 | Formação das luzes dos fogos de artifício
Legenda: Durante a queima dos fogos de artifício, a energia térmica é transferida para os elétrons nos átomos dos materiais (A),
elevando-os a estados excitados (B). Quando esses elétrons retornam ao seu estado fundamental, liberam a energia absorvida na forma
de luz visível (C).
Fonte: adaptada de Duran (2021, [s. p.]).
VIDEO RESUMO
Explore a interação da radiação com a matéria nesta aula, investigando a atenuação do feixe de fótons,
regulada pela Lei de Beer-Lambert, os estados excitados de átomos e moléculas, resultando em transições
eletrônicas e, por �m, as transições nucleares em núcleos atômicos. Descubra como esses fenômenos estão
relacionados à absorção de energia da luz e à compreensão da física atômica e molecular. Assista ao vídeo
para aprofundar seu conhecimento acerca da interação entre radiação e matéria e sua importância.
 Saiba mais
Desenvolva seus conhecimentos! Indicamos, a seguir, três materiais que tratam do tema visto na aula. O
primeiro artigo é uma aplicação direta da lei de Beer-Lambert; já o segundo e o terceiro textos
descrevem a atenuação, seja na blindagem ou no tecido vivo, respectivamente.
ECHER, E.; SOUZA, M. P.; SCHUCH, N. J. A Lei de Beer aplicada na atmosfera terrestre. Revista Brasileira
de Ensino de Física, v. 23, p. 276-283, 2001.
PIRES, M. M. de et al. Utilização de sulfato de bário como constituinte de concreto para blindagem de
salas de radiologia. Matéria (Rio de Janeiro), v. 26, p.e13103, 2022.
SOARES, L. D. H. Análise de materiais biológicos usando o coe�ciente de atenuação linear. 2015. 78
f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-graduação em Física Aplicada à Medicina e
Biologia, Faculdade de Filoso�a, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão
Preto, São Paulo, 2015.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Nesta aula aprenderemos a lei do decaimento radioativo, um princípio da física nuclear que nos remete à
constante transformação da matéria. Neste processo ocorre a desintegração nuclear, um processo pelo qual
átomos instáveis liberam energia para alcançar a estabilidade. 
Uma vez que um material radioativo é constituído por um conjunto de átomos na ordem de molar, é possível
estimar temporalmente este decaimento, conhecido como tempo de meia-vida, uma grandeza física que
representa o período em que metade dos núcleos de uma amostra radioativa se desintegrou.
Entretanto, quando adicionamos a incorporação do material radioativo, temos que levar em conta o tempo de
meia-vida biológico, que é o tempo necessário para que a metade de uma substância seja removida do corpo,
e a combinação do tempo de meia-vida físico e biológico, conhecido como tempo de meia-vida efetivo.
Aula 4
DECAIMENTO RADIOATIVO
Olá, estudante! Nesta aula aprenderemos a lei do decaimento radioativo, um princípio da física nuclear
que nos remete à constante transformação da matéria. Neste processo ocorre a desintegração nuclear,
um processo pelo qual átomos instáveis liberam energia para alcançar a estabilidade. 
https://www.scielo.br/j/rmat/a/CRBFSN6dSZZG8hrWGY3tNPG/?format=pdf&lang=pt
https://www.scielo.br/j/rmat/a/CRBFSN6dSZZG8hrWGY3tNPG/?format=pdf&lang=pt
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-25012016-163108/publico/LeonardoSoaresCorrigida.pd
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-25012016-163108/publico/LeonardoSoaresCorrigida.pd
Vamos lá?
DECAIMENTO NUCLEAR E MEIA-VIDA: DECIFRAMOS A DESINTEGRAÇÃO NUCLEAR
Para compreender completamente a importância da lei do decaimento radioativo, é importante entender a
desintegração nuclear e o tempo de meia-vida. A desintegração nuclear é o comportamento dos núcleos
atômicos instáveis, que têm uma tendência intrínseca de se transformar em núcleos mais estáveis pela
emissão de radiação, seja eletrônica ou corpuscular, podendo incluir prótons, nêutrons, elétrons ou fótons.
O processo de desintegração nuclear é estocástico, ou seja, imprevisível para núcleos individuais, mas a taxa
geral de decaimento segue um padrão previsível. Essa taxa de decaimento é determinada pela chamada
constante de decaimento (λ) especí�ca para cada isótopo radioativo. A constante de decaimento (λ) é uma
medida da probabilidade de que um núcleo instável se desintegre em um dado período. Quanto maior a
constante de decaimento, mais rápido o isótopo se desintegra. Isótopos com meias-vidas mais curtas são
mais instáveis e sofrem desintegração mais rapidamente do que aqueles com meias-vidas mais longas.
O tempo de meia-vida físico é um parâmetro que de�ne o tempo necessário para que metade dos núcleos
em uma amostra radioativa especí�ca se desintegre.Isso signi�ca que, após um intervalo de tempo igual ao
tempo de meia-vida, metade dos núcleos originais terá se transformado. Esse conceito é fundamental porque
ajuda a quanti�car a estabilidade de um isótopo radioativo. Isótopos com meias-vidas longas são mais
estáveis e liberam radiação a uma taxa mais lenta, enquanto isótopos com meias-vidas curtas são mais
instáveis e liberam radiação rapidamente. O tempo de meia-vida nos olhares somente para matéria leva em
conta apenas o fator físico, entretanto, no uso prático e aplicado ao meio biológico devemos incluir conceitos
de meia-vida biológica e meia-vida efetiva.
A meia-vida biológica é um conceito que se refere ao tempo necessário para que a metade de uma
substância ou medicamento seja eliminada do corpo pelos processos metabólicos naturais. Essa medida é
relevante na área da farmacologia e medicina, pois ajuda a determinar a frequência com que um
medicamento deve ser administrado para manter níveis terapêuticos adequados no organismo. A meia-vida
biológica considera a taxa de metabolização e excreção do composto no corpo e pode variar
signi�cativamente entre diferentes substâncias e pacientes.
Por outro lado, a meia-vida efetiva é um conceito utilizado na combinação entre meia-vida física do material
radioativo e meia-vida biológica em situações em que uma substância ou medicamento não é eliminado
completamente do corpo, mas acumula-se devido a doses repetidas ou administração contínua. Nesse
contexto, a meia-vida efetiva representa o tempo necessário para que a concentração da substância atinja um
estado de equilíbrio entre a absorção e a eliminação, de modo que as doses subsequentes mantenham a
concentração no corpo relativamente estável. É um parâmetro importante para garantir que os efeitos
terapêuticos ou tóxicos de uma substância sejam mantidos em um intervalo desejado.
Λ: A CONSTANTE DE DECAIMENTO
A constante de decaimento (λ) é um parâmetro na física nuclear que descreve o comportamento das
substâncias radioativas, e na compreensão da desintegração e da lei do decaimento radioativo. Essa
constante representa a taxa na qual os núcleos atômicos instáveis se transformam em núcleos mais estáveis
por meio da emissão de partículas subatômicas, como prótons, nêutrons, elétrons ou fótons. Em essência, λ
quanti�ca a probabilidade de que um núcleo instável sofra desintegração em um determinado período.
Quanto maior o valor de λ, mais rápido ocorre o decaimento radioativo. Vale notar que a unidade de medida
de λ é inversamente proporcional ao tempo (s , h , dia , etc), ou seja, a unidade representa emissão por
tempo.
A desintegração nuclear é uma parte intrínseca da lei do decaimento radioativo. Ela descreve como os
núcleos atômicos instáveis se transformam em núcleos mais estáveis por meio da emissão de partículas
subatômicas. A taxa de desintegração (R) de uma substância radioativa é dada por:
R=λ×N(t)
Onde:
R é a taxa de desintegração (ou taxa de decaimento) da substância radioativa.
λ é a constante de decaimento para o isótopo radioativo especí�co.
N(t) é a quantidade da substância radioativa no tempo t.
Essa fórmula mostra que a taxa de desintegração de uma substância radioativa é diretamente proporcional à
sua quantidade presente no momento t e à constante de decaimento.
A lei do decaimento radioativo descreve como a quantidade de uma substância radioativa diminui ao longo
do tempo devido à desintegração nuclear. Sua fórmula geral é:
Onde:
N(t) é a quantidade da substância radioativa no tempo t.
 é a quantidade inicial da substância radioativa no tempo t=0.
λ é a constante de decaimento para o isótopo radioativo especí�co.
t é o tempo decorrido.
Essa fórmula nos permite calcular a quantidade remanescente de uma substância radioativa após um período
t com base na quantidade inicial e na constante de decaimento.
O tempo de meia-vida físico é um parâmetro que descreve o decaimento radioativo em relação ao tempo
necessário para que o material decaia pela metade. Em física nuclear, a meia-vida é relacionada à
constante de decaimento λ da seguinte maneira:
-1 -1 -1
N(t)  =  N
0
 x e
−λt
N
0
t
1/2
t
1/2
=
ln(2)
λ
Outra informação valiosa que podemos obter a partir do conhecimento do tempo de meia-vida físico é a
atividade de meia-vida, pela fórmula:
Onde:
 = atividade em um instante de tempo.
 = atividade inicial.
O tempo de meia-vida biológico é um parâmetro que descreve o decaimento de uma substância radioativa
ou não pela metade no organismo, função que não é bem-comportada e é dependente da substância e
metabolismo.
O tempo de meia-vida efetivo é um parâmetro que descreve situações em que uma substância se acumula
no corpo devido a doses repetidas ou administração contínua, e sua fórmula é dependente da meia-vida
física quando for um radiofármaco e meia-vida biológico:
Onde:
 é o tempo de meia-vida efetiva.
 é o tempo de meia-vida biológica.
n é o número de doses administradas ou períodos de administração contínua do radiofármaco.
MEDICINA NUCLEAR, BRAQUITERAPIA E DATAÇÃO POR RADIAÇÃO: APLICAÇÕES DIÁRIAS DE MEIA-
VIDA E DECAIMENTO
O decaimento radioativo é um princípio que descreve o comportamento dos átomos radioativos ao longo do
tempo, importante para a medicina nuclear, a radioterapia e a datação por carbono.
Na medicina nuclear, o decaimento radioativo é empregado no comportamento dos átomos radioativos
utilizados para diagnóstico e tratamento médico. Como exemplo de procedimentos em diagnóstico, os
radioisótopos tecnécio-99m e o Iodo-123 são amplamente utilizados em cintilogra�as. À medida que os
radioisótopos se decompõem de acordo com a lei do decaimento, os equipamentos de imagem registram a
distribuição dos radiofármacos no corpo, obtendo informações detalhadas do funcionamento de tecidos,
órgãos e sistemas do paciente, auxiliando no diagnóstico e terapia de doenças como câncer, doenças
cardíacas e distúrbios metabólicos, como a tireoide. Também são usados na medicina nuclear para rejeitos
radioativos, sejam roupas, seringas, luvas, capotes e papéis contaminados, que são colocados em recipientes
blindados e categorizados com o tipo de radioisótopo por conta do seu tempo de decaimento. Os objetos são
armazenados em salas isoladas e blindadas até que possam ser descartados com atividade determinada pela
legislação.
A(t) = A
0
(
1
2
)
(t/t
1/2
)
A(t)
A
0
t
1/2 ef
= t
1/2 bio
 x log(2)
n
t
1/2 ef
t
1/2 bio
Já na radioterapia, mais especi�camente na braquiterapia, os isótopos radioativos são usados para tratar o
câncer. A braquiterapia é uma técnica da radioterapia pela qual materiais radioativos de alta atividade e baixo
poder de penetração são inseridos cirurgicamente nos pacientes em prol da destruição de tumores como
tumores os do canal vaginal e da próstata. Neste caso, o decaimento é aplicado para calcular a dose de
radiação a ser administrada e determinar o tempo necessário para o tratamento. Especi�camente na
braquiterapia é utilizado o irídio-192, um isótopo radioativo frequentemente usado devido à sua meia-vida
curta, o que signi�ca que ele emite radiação intensa por um período especí�co antes de se tornar inofensivo.
Outra aplicação do decaimento radioativo é na datação de peças arqueológicas enterradas, como fósseis,
múmias, artesanatos e cerâmicas. A datação por radiação mais utilizada se baseia no decaimento radioativo
do isótopo de carbono-14, usada para determinar a idade de materiais orgânicos que contêm carbono. O
carbono-14 é produzido na atmosfera quando os raios cósmicos interagem com átomos de nitrogênio,
criando átomos de carbono-14 como expressado na seguinte equação:
Na desintegração do carbono-14, um nêutron do núcleo se desintegra produzindo um próton que origina o
átomo de nitrogênio-14 e a emissão de uma partícula β.
Durante toda a vida os organismos vivos absorvem o carbono-14 da atmosfera, deixando de absorver quando
morrem, assim, o isótopo começa a decair com o tempo,seguindo uma taxa previsível. Medidas da
quantidade residual de carbono-14 em um espécime destruído ou peça arqueológica possibilitam o cálculo do
tempo de morte do organismo ou o tempo de existência da peça arqueológica.
A taxa de decaimento do carbono-14 é bem conhecida, e sua meia-vida é de aproximadamente 5.730 anos.
Uma meia-vida na ordem de milhares de anos implica a possibilidade de determinar a cronologia de eventos
históricos de longo prazo, e, assim, reconstruir a história da Terra.
VIDEO RESUMO
Nesta aula, conhecemos a lei do decaimento radioativo, compreendendo a desintegração nuclear e
explorando os conceitos fundamentais relacionados ao tempo de meia-vida em contextos físicos, biológicos e
efetivos. A radioatividade, por meio dos processos subatômicos, gera implicações importantes em diversas
áreas da ciência, incluindo medicina e geologia. Assista ao vídeo para aprofundar seu conhecimento de
decaimento e desintegração radioativa e suas aplicações.
 Saiba mais
CARDOSO, E. de M. et al. Radioatividade. Comissão Nacional de Energia Nuclear-CNEN, 2000.
7
N
14
+
0
n
1
→
6
C
14
+
1
H
1
6
C
14
→
7
N
14
+
−1
β
0
https://www.famema.br/famema/ensino/disciplinas/doc/Boletim_n%C2%BA_009_RADIOATIVIDADE_CNEN.pdf
SANTOS, W. A. dos. Introdução às técnicas de datação por decaimento radioativo. 2017. 34 f.
Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) – Departamento de Física da Universidade
Estadual de Maringá, 2017.
COMPETÊNCIA DESENVOLVIDA NA UNIDADE – RADIAÇÃO: UMA FORMA DE TRANSPORTE DE
ENERGIA
Olá, estudante, bem-vindo à aula de revisão do curso de radiação ionizante. Nesta revisão, relembraremos o
que é a radiação ionizante, suas características, formas de interações com a matéria e as aplicações na
medicina e na indústria.
A radiação é a propagação da energia no meio e pode ocorrer tanto por meio de ondas eletromagnéticas
quanto por partículas (corpuscular), sendo classi�cada em radiação ionizante e não ionizante. A radiação
ionizante tem energia su�ciente para arrancar elétrons dos átomos, criando íons carregados eletricamente
que podem dani�car moléculas de DNA. Algumas radiações ionizantes são tão únicas e peculiares que têm um
nome atrelado: radiação alfa (α), composta por núcleos de hélio; radiação beta (β), constituída por elétrons ou
pósitrons; e radiação gama (γ), formada por fótons de alta energia. Cada tipo tem características distintas de
penetração e requer diferentes níveis de proteção. Contrastando, a radiação não ionizante não tem energia
su�ciente para quebrar o DNA, sendo inofensiva em exposições normais. Em medicina, é usada em técnicas
de diagnóstico, como ressonância magnética.
As radiações têm uma energia associada (, que ao colidir com algum meio, transfere sua energia para outras
partículas. Os principais processos de interação são: efeito fotoelétrico, efeito Compton, efeito Rayleigh e
criação par elétron-pósitron. No efeito fotoelétrico, os fótons são totalmente absorvidos e elétrons são
liberados do meio; o efeito Compton é caracterizado pelo espalhamento inelástico de fótons por elétrons
livres; já o efeito Rayleigh representa o espalhamento elástico da radiação; e na criação de par elétron-
pósitron um fóton, devido à interação com um núcleo atômico, se converte em um par instável de elétron e
pósitron.
A partir das interações com a matéria, o número de feixes radioativos diminui ao longo da penetração com o
meio, o que é conhecido como atenuação da radiação, um processo aleatório dependente das propriedades
do material e da energia dos fótons. O comportamento dessa atenuação é uma diminuição exponencial
Aula 5
REVISÃO DA UNIDADE
http://www.dfi.uem.br/fisicaold/site.dfi.uem.br/wp-content/uploads/2018/01/010Willian-Alves-dos-santos-Bacharelado-2017.pdf
dependente do coe�ciente de atenuação (μ) da matéria, e remete uma medida que descreve a capacidade de
um material de absorver e reduzir a intensidade de um feixe de fótons, sendo maior com materiais mais
absorventes. A unidade de medida usual para μ é cm⁻¹.
Além disso, exploramos a importância da desintegração nuclear, que está ligada à lei do decaimento
radioativo e ao tempo de meia-vida. A desintegração nuclear é o comportamento dos núcleos atômicos
instáveis, que tendem a se transformar em núcleos mais estáveis, emitindo radiação. Este processo é
estocástico, sendo a taxa de decaimento determinada pela constante de decaimento (λ), única para cada
isótopo. A lei do decaimento radioativo descreve como a quantidade de uma substância radioativa diminui ao
longo do tempo devido à desintegração nuclear. Já o tempo de meia-vida é o tempo necessário para que uma
amostra radioativa especí�ca se desintegre pela metade. Há também a meia-vida biológica, relacionada à
eliminação de substâncias no corpo, e a meia-vida efetiva, que considera a acumulação da substância devido à
administração repetida. Ambos são cruciais na farmacologia e na manutenção de níveis terapêuticos de
substâncias no organismo.
REVISÃO DA UNIDADE
Neste resumo da unidade, exploramos conceitos primordiais da física nuclear, desde sua de�nição,
abordando seu comportamento pela lei do decaimento radioativo, desintegração nuclear e conceitos de
tempo de meia-vida em diferentes contextos. Também exploramos como a atenuação da radiação com a
matéria fornece informações do nosso mundo. Dessa forma, a radioatividade tem implicações importantes
em medicina e em outras ciências básicas, sendo essencial compreender seus processos para aplicá-los em
nosso mundo.
ESTUDO DE CASO
Urina na cintilogra�a
Olá, estudante! Você analisará o seguinte estudo de caso, em que você é o responsável pelo serviço de
medicina nuclear.
Dentre os exames de um serviço de medicina nuclear, temos a cintilogra�a. A cintilogra�a é um exame de
diagnóstico por imagem utilizado na medicina nuclear para avaliar a função e a anatomia de órgãos e tecidos
no corpo humano. Esse procedimento envolve a administração de uma pequena quantidade de substância
radioativa, conhecida como radiofármaco, ao paciente. Essa substância emite radiação gama, que pode ser
detectada por um equipamento chamado câmara cintilográ�ca. A câmara captura imagens da distribuição do
radiofármaco no corpo, permitindo a visualização de processos metabólicos, �uxo sanguíneo, estruturas
anatômicas e outras características especí�cas dos órgãos em estudo. A cintilogra�a é amplamente utilizada
para diagnosticar e monitorar condições médicas como câncer, doenças cardíacas, distúrbios da tireoide e
distúrbios ósseos, entre outras, fornecendo informações valiosas para o planejamento do tratamento e
acompanhamento dos pacientes.
Imagine que Davi, um menino de 9 anos, precisa fazer um exame de cintilogra�a renal para avaliar a função
de seus rins. Ele está muito ansioso e com medo, pois é a primeira vez que vai passar por esse tipo de
procedimento.
Inicialmente é aplicada a dose de 20 milicurie (mCi) de tecnécio-99m DTPA (ácido dietilenotriaminopentacético
marcado com tecnécio-99m), e após o tempo de biodistribuição no organismo, Davi é colocado na mesa de
cintilogra�a. Durante a realização do exame, Davi se urina, contaminando suas roupas e a máquina.
Considerando a dose inicial, o tempo de meia-vida de aproximadamente 6 horas do tecnécio-99m (99mTc), e
os conhecimentos aprendidos nesta unidade, re�ita o que deve ser feito em relação:
1. Ao tempo depois a cintilogra�a deve �car fechada, considerando que deve ter somente 0,01 mCi de
radiação de fundo.
2. Às roupas contaminadas do Davi.
3. À pele do Davi.
4. Ao aparelho de cintilogra�a contaminado.
Quais procedimentos podemos realizar para evitar este tipo de problema?
Além disso, após um exame de medicina nuclear, disserte porque o paciente deve dormir separadamente de
sua família, explicando os perigos da radiação ionizante. Fale também da in�uência no tempo de meia-vida
biológico no decaimento radioativo deste paciente.
 Re�ita
A contaminação radioativaocorre quando materiais ou substâncias contendo elementos radioativos são
introduzidos em um ambiente ou em organismos, resultando na presença indesejada e perigosa de
radiação ionizante.
A descontaminação arti�cial em um contexto de decaimento radioativo implica a remoção ou redução da
quantidade de material radioativo presente em determinado local ou substância. Ao remover parte dos
átomos radioativos, reduz-se o número inicial de átomos (N inicial) que estão sujeitos ao processo de
decaimento. A fórmula de decaimento radioativo, que descreve a evolução temporal da quantidade de
material radioativo, é dada por:
Onde N(t) é a quantidade de material radioativo no tempo t, N0 é o número inicial de átomos radioativos,
λ (lambda) é a constante de decaimento e t é o tempo.
N (t)  =  N
0
 .  e
−λt
Portanto, ao realizar a descontaminação e diminuir a quantidade de átomos radioativos (N0), estamos
in�uenciando diretamente o valor inicial da fórmula do decaimento radioativo, resultando em uma
menor quantidade de material radioativo presente e, consequentemente, em uma evolução temporal
mais controlada da radiação.
RESOLUÇÃO DO ESTUDO DE CASO
Vamos abordar as ações apropriadas para lidar com cada uma das situações apresentadas:
1. Tempo de fechamento da cintilogra�a para garantir 0,01 mCi de radiação de fundo:
O tempo necessário para garantir que haja apenas 0,01 mCi de radiação de fundo pode ser calculado usando
a fórmula do decaimento raditivo:
Neste caso, queremos encontrar o tempo (t) para que a atividade (A(t)) seja igual a 0,01 mCi, conhecendo a
atividade inicial (A0 = 20 mCi) e a meia-vida (t1/2 = 6 horas). Resolvendo essa equação para t, você obterá o
tempo necessário.
 = 
 .
O equipamento deverá ser inutilizado após 66 horas para não haver contaminação devido ao acidente da
urina radioativa do Davi.
2. Roupas contaminadas de Davi:
As roupas contaminadas devem ser removidas imediatamente, e Davi deve receber roupas limpas. As roupas
contaminadas devem ser manuseadas com cuidado e colocadas em recipientes apropriados para posterior
descarte seguro.
3. Pele de Davi:
A pele de Davi deve ser cuidadosamente enxugada e posteriormente lavada para remover qualquer traço de
substância radioativa. Isso pode envolver a utilização de soluções especí�cas recomendadas para
descontaminação.
A (t) =  A
0
 .  (
1
2
)
t/t1/2
0,01 =  20 .  (
1
2
)
t/6
0,0005 =  (
1
2
)
t/6
t
6
log
0,0005
1/2
 
t
6
= log 0,0005 / log 0,5 
t
6
= −3,30/  − 0,30 
t
6
= 11 
t = 66 horas 
4. Aparelho de cintilogra�a contaminado:
O aparelho de cintilogra�a deve ser inutilizado imediatamente para evitar que outros pacientes sejam
expostos à radiação desnecessária, ou que essa contaminação gere artefatos nas imagens. A
descontaminação do equipamento deve ser realizada por pro�ssionais treinados, seguindo os procedimentos
de segurança apropriados.
Procedimentos para evitar este tipo de problema: educação e preparação adequadas do paciente,
comunicação clara acerca do procedimento, incentivo à ida ao banheiro antes do exame e monitoramento
atento durante o procedimento podem ajudar a evitar situações de contaminação. Já para crianças e idosos
com problemas urinários, é recomendado colocar um material absorvente embaixo do paciente, como fraldas
e tecidos.
Quanto à in�uência do tempo de meia-vida biológico no decaimento radioativo do paciente, deve-se
considerar que o tempo de meia-vida biológico afeta a taxa de eliminação do radiofármaco do corpo. Se o
tempo de meia-vida biológico for maior, a eliminação será mais lenta, prolongando a exposição à radiação.
Portanto, é essencial levar em consideração o tempo de meia-vida biológico ao planejar o tempo de espera
antes que o paciente possa se aproximar de outras pessoas com segurança após o exame de medicina
nuclear. A segurança e o bem-estar do paciente e das pessoas ao seu redor são prioridades durante todo o
processo.
RESUMO VISUAL
Fonte: elaborado pelo autor.
Aula 1
NOUAILHETAS, Y.; ALMEIDA, C. E. B.; PESTANA, S. Radiações Ionizantes e a vida. Rio de Janeiro: CNEN, 2005.
PINO, E. S.; GIOVEDI, C. Radiação ionizante e suas aplicações na indústria. UNILUS Ensino e Pesquisa, v. 2, n.
2, p. 47-52, 2013.
Aula 2
OKUNO, E. Radiação: efeitos, riscos e benefícios. São Paulo: O�cina de Textos, 2018.
YOSHIMURA, E. M. Física das Radiações: interação da radiação com a matéria. Revista Brasileira de Física
Médica, v. 3, n. 1, p. 57-67, 2009.
Aula 3
DURAN, P. Com contratação emergencial de fogos, custo do Réveillon do Rio supera R$ 15 mi. CNN Brasil, 28
dez. 2021. Disponível em: https://www.cnnbrasil.com.br/nacional/com-contratacao-emergencial-de-fogos-
custo-do-reveillon-do-rio-supera-r-15-mi/. Acesso em: 15 set. 2023.
OKUNO, E.; YOSHIMURA, E. Física das Radiações. São Paulo: O�cina de Textos, 2010.
SÁ, J. R. et al. Interação da física das radiações com o cotidiano: uma prática multidisciplinar para o ensino de
física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39, n. 1, 2017. Disponível em:
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt#. Acesso em: 15 set. 2023.
Aula 4
GROCH, M. W. Radioactive decay. Radiographics: a review publication of the Radiological Society of North
America, v. 18, n. 5, 1998. Disponível em: https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617. Acesso em: 8
set. 2023.
KIM, P. D.; TRAN, H. D. I-123 Uptake. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2023. Disponível em:
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32644740/. Acesso em: 8 set. 2023.
REFERÊNCIAS
https://www.cnnbrasil.com.br/nacional/com-contratacao-emergencial-de-fogos-custo-do-reveillon-do-rio-supera-r-15-mi/
https://www.cnnbrasil.com.br/nacional/com-contratacao-emergencial-de-fogos-custo-do-reveillon-do-rio-supera-r-15-mi/
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt
https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32644740/
Imagem de capa: Storyset e ShutterStock.
Aula 5
GROCH, M. W. Radioactive decay. Radiographics: a review publication of the Radiological Society of North
America, v. 18, n. 5, 1998. Disponível em: https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617. Acesso em: 8
set. 2023.
NOUAILHETAS, Y.; ALMEIDA, C. E. B.; PESTANA, S. Radiações Ionizantes e a vida. Rio de Janeiro: CNEN, 2005.
OKUNO, E. Radiação: efeitos, riscos e benefícios. São Paulo: O�cina de Textos, 2018.
SÁ, J. R. et al. Interação da física das radiações com o cotidiano: uma prática multidisciplinar para o ensino de
física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39, n. 1, 2017. Disponível em:
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt#. Acesso em: 15 set. 2023.
https://storyset.com/
https://www.shutterstock.com/pt/
https://doi.org/10.1148/radiographics.18.5.9747617
https://www.scielo.br/j/rbef/a/rVxDWWj3pbSGzf5SMGpppDK/?lang=pt
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INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Esta aula vai abordar os conceitos de transferência linear de energia, que abrange desde conteúdos como
matéria, energia e e�cácia radiobiológica efetiva, até os 5 Rs de fracionamento, importantes teorias para
aplicação prática. Neste conteúdo, você vai compreender os conceitos de energia eletromagnética e sua
interação com a matéria, fatores biológicos que afetam a radiossensibilidade, prolongamento e
fracionamento. 
Nesta aula, você verá que alguns tecidos são mais radiossensíveis que outros quando se trata de exposição à
radiação, e que tanto fatores físicos quanto biológicos podem ser a causa dessa radiossensibilidade. O
conhecimento desses fatores é fundamental para a compreensão da física da oncologia e da radioterapia, e
dos efeitos potencialmente negativos causados pela radiação em suas diferentes formas. O principal objetivo
do estudo da radiobiologia é entender a relação dose-resposta e desenvolver habilidade para exercer as
atividades práticas exigidas em sua pro�ssão com autonomia. 
Aula 1
TRANSFERÊNCIA LINEAR DE ENERGIA
Olá, estudante! Esta aulavai abordar os conceitos de transferência linear de energia, que abrange desde
conteúdos como matéria, energia e e�cácia radiobiológica efetiva, até os 5 Rs de fracionamento,
importantes teorias para aplicação prática. 
BIOFÍSICA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
 Aula 1 - Transferência linear de energia
 Aula 2 - Radiobiologia
 Aula 3 - Efeitos biológicos das radiações
 Aula 4 - Efeitos das radiações
 Aula 5 - Revisão da unidade
 Referências
Vamos começar?
MATÉRIA E ENERGIA
Muito se fala em matéria e energia na natureza, como o formato das ondas do mar ou como funciona a
energia elétrica. Esses dois exemplos nada mais são que matéria e energia juntos. A estrutura da matéria é
composta por átomos e pode se apresentar de diferentes maneiras na natureza, como líquida, sólida ou
gasosa. Já a energia é aquilo que movimenta e transforma a matéria, tendo diferentes apresentações, como
energia térmica, mecânica e elétrica. Quando se aborda o conceito de radiação, a matéria pode ser tanto o
próprio átomo e seus elétrons, como um organismo complexo interagindo com a energia. Já a energia,
tomando como exemplo os raios X, é uma radiação eletromagnética que se propaga e interage em forma de
fótons, que por sua vez são pacotes de energia. 
A TLE (transferência linear de energia) é uma medida da velocidade na qual a energia é transferida da radiação
para um tecido. Isso quer dizer que é um método capaz de expressar não somente a qualidade da radiação,
como o valor de ponderação dela – usado em radioproteção. Quanto maior o TLE, maior é a habilidade da
radiação de produzir uma resposta biológica, ou seja, maior TLE signi�ca que mais ionizações ocorrem.
Utilizando radiações de alto e baixo TLE, com altas e baixas taxas de dose, pode-se obter o percentual de
sobrevivência de células de um tecido ou órgão. Para o mesmo valor da dose de radiação, as radiações de alto
TLE (alfa, nêutrons, íons pesados) resultam em menor percentual de sobrevivência que as de baixo TLE
(elétrons, beta, fótons).
E�cácia radiobiológica efetiva
Vários fatores físicos afetam o grau de resposta à radiação. Quando se irradia um tecido, a resposta do tecido
é principalmente determinada pela quantidade de energia depositada por unidade de massa. Com o aumento
da TLE, a efetividade biológica relativa também se eleva. Este efeito relativo é descrito matematicamente pela
efetividade biológica relativa (EBR):
Fracionamento
Se uma dose de radiação é depositada em um longo período em vez de rapidamente, o efeito da dose é
diminuído. A dose é considerada prolongada se ela é emitida continuamente, porém em uma taxa de emissão
mais baixa. Já a dose fracionada é a emitida com frações iguais, em intervalos de tempo, como 24 horas. Na
dose fracionada o tecido pode sofrer reparos e recuperações entre as doses. É esse princípio de
fracionamento o utilizado na radioterapia. Em outras palavras, o prolongamento e o fracionamento da dose
levam à diminuição do efeito da radiação, pois possibilitam tempo para reparos intracelulares e para
recuperação dos tecidos.
O efeito do oxigênio pode tornar o dano pior. O tecido é mais sensível à radiação quando é irradiado no
estado oxigenado (ou aeróbico) do que quando ele é irradiado no estado desoxigenado (ambiente anóxico) ou
hipóxico (pouco oxigênio). Geralmente, a irradiação do tecido é feita sob condições de oxigenação completa.
EBR =  
Dose de radiação padrão necessária para se produzir determinado efeito
Dose de radiação teste necessária para se produzir o mesmo efeito
Em pesquisa, o oxigênio hiperbárico (alta pressão) tem sido usado em oncologia como uma tentativa de
aumentar a radiossensibilidade de tumores nodulares (tumores avasculares são menos radiossensíveis que os
tumores com suprimento sanguíneo adequado). 
RELAÇÃO DOSE RESPOSTA DA RADIAÇÃO
A radiobiologia é uma ciência nova, pois embora alguns cientistas �zessem observações dos efeitos da
radiação nos animais alguns anos após a descoberta dos raios X, os estudos não eram experimentalmente
seguros, e seus resultados sequer foram aplicados. A criação da bomba atômica nos anos de 1940 é que
despertou um maior interesse nos efeitos da radiação ionizante no ser humano. A compreensão da interação
da energia com a matéria pôde fomentar a evolução desta parte da ciência. O próprio evento pós bomba
atômica mostrou resultados catastró�cos dos efeitos biológicos aos quais um ser humano pode ser
submetido quando exposto à radiação. Dessa forma, estudos evoluíram e ainda evoluem em radiobiologia.
O fracionamento é composto por cinco fatores: reparação, redistribuição, repopulação, reoxigenação e
radiossensibilidade. A reparação do dano subletal pode ocorrer, pois, conceitualmente, dano subletal é o
dano que deve ser acumulado para que uma célula morra. Células podem se recuperar de dano subletal,
como em caso de doses fracionadas. Já a redistribuição tem a ver com o ciclo celular em que o organismo se
encontra. Após a irradiação, há uma recuperação ocorrida na célula ou a apoptose (morte celular
programada). A repopulação ou repovoamento (aumento da divisão celular) é um modo de recuperação
celular dos danos da radiação. A reoxigenação (hipóxia celular) é um modi�cador de dose. O oxigênio
maximiza os efeitos da radiação com TLE baixa. Quando células anóxicas são expostas, uma dose
consideravelmente mais alta é requerida para produzir um dado efeito. Por �m, a radiossensibilidade é a
sensibilidade que cada órgão ou tecido tem à radiação, que vai determinar de forma crucial o efeito biológico
ocorrido neste organismo. A radiossensibilidade depende de vários fatores, mas cada órgão do corpo já tem
uma radiossensibilidade determinada; inclusive os conceitos de radioproteção são baseados nestes fatores
para determinação de limites de dose.
Uma vez que o corpo humano é constituído por um alto percentual de água, a irradiação dela é a principal
interação que ocorre no organismo. A água se dissocia, formando radicais livres altamente reativos que
podem se difundir no interior da célula, causando danos. O evento inicial de ionização é denominado efeito
direto se a radiação interage diretamente com uma molécula de DNA. Se o evento de ionização ocorre em
uma molécula de água e a energia daí resultante é transferida para o DNA, o evento é denominado efeito
indireto. O conceito de uma molécula sensível chave no interior da célula serve de base para a teoria do alvo.
Para que uma célula morra como consequência da exposição à radiação, é necessário que a molécula-alvo, o
DNA, se torne inativa. A exposição à radiação resulta em dois modelos de sobrevivência celular. O modelo alvo
único se aplica a células simples, como bactérias. O modelo alvo múltiplo implica a existência de um limiar de
dose.
Entretanto, para doses mais altas, essa relação corresponde ao modelo alvo único. Experimentos realizados
para estudar a recuperação celular mostram que as células podem se recuperar de danos subletais causados
pela radiação.
RADIOBIOLÓGICOS
A relação dose-resposta da radiação tem duas importantes aplicações em radiologia. Primeiro, essas relações
determinadas experimentalmente são usadas para planejar protocolos de tratamento terapêutico em
pacientes com câncer. Estudos radiobiológicos também têm sido realizados a �m de fornecer informações a
respeito dos efeitos da radiação em doses menores. Esses estudos são signi�cativos para radiologia
diagnóstica pois fornecem a base para atividades de controle das doses de radiação (ou seja, a radioproteção).
Existem efeitos imediatos da radiação, associados a altas doses, como eritema, e efeitos tardios da radiação,
associados a baixas doses (ou qualquer dose, pois não existe limiar seguro), como câncer e leucemia.
As radiações consideradas de baixo TLE são: raios X, raios γ (gama), β + (pósitrons) e β (beta). O TLE só é
de�nido para radiações constituídas por partículas carregadas (íons). A inclusão dos raios X e da radiação γ se
deve ao fato de que,após a primeira interação com a matéria, aparecem elétrons por efeito fotoelétrico, por
espalhamento Compton ou por formação de pares. Por isso, tais radiações são também denominadas
indiretamente ionizantes.
A efetividade biológica relativa (EBR) é a quanti�cação da qualidade da radiação nos sistemas biológicos, e
por ser quantitativa obedece a uma equação (mostrada anteriormente). Essa efetividade biológica relativa é
considerada função da qualidade da radiação expressa em termos de TLE. O TLE é uma energia média cedida
por espaço percorrido, e em muitos casos o EBR aumenta com o TLE. A EBR não é dependente somente do
LET, mas também da dose, da taxa de dose, do fracionamento da dose e até da idade da pessoa exposta.
A célula contém muitas espécies de moléculas. O dano da radiação a tais moléculas não resultaria em
prejuízos notáveis à célula porque moléculas similares estariam disponíveis para continuar a suprir as
necessidades celulares. Já algumas moléculas consideradas particularmente necessárias para a atividade
celular não são abundantes. Pode ser que exista apenas uma de tais moléculas, de forma que o dano da
radiação a este tipo de molécula poderia afetar a célula de modo grave, uma vez que nenhuma molécula
similar estaria disponível para substituí-la. De acordo com essa teoria, para que uma célula morra devido à
exposição à radiação, a sua molécula-alvo deve se tornar inativa. O alvo é o DNA. Devido a esse fator,
qualquer dose de radiação pode causar um efeito – chamado efeito estocástico, pois depende de uma
probabilidade de ocorrência, independente do limiar de dose. Um ser humano submetido a doses diárias
(baixas) de radiação pode nunca desenvolver um dano, enquanto uma pessoa irradiada uma única vez pode
desenvolver um efeito estocástico (efeito ocorrido em períodos longos como anos ou décadas).
A radioterapia é uma especialidade médica que utiliza radiações ionizantes no tratamento de pacientes com
neoplasias malignas (e ocasionalmente em pacientes com doenças benignas). O objetivo da radioterapia é
liberar uma dose correta de radiação a um determinado volume tumoral, com o menor dano possível aos
tecidos adjacentes, resultando na erradicação do tumor. A efetividade biológica relativa, a transferência linear
de energia e a interação da radiação com a matéria são os princípios que regem a radioterapia.
VIDEO RESUMO
Olá, estudante! 
Assista ao vídeo de resumo da Aula 9 que trata da transferência linear de energia. Neste vídeo, você verá os
principais danos causados pela radiação no organismo e como ocorre a interação da radiação com a matéria.
Você entenderá como o DNA se comporta quando irradiado, e por que o oxigênio é importante nos efeitos da
irradiação de um organismo.
 Saiba mais
Olá, estudante!
Para aprofundar um pouco mais nos estudos, indico dois artigos sobre diferentes usos da radioterapia
em tratamentos.
LEAL, M. A. Introdução ao estudo da interação de partículas carregadas com a matéria e suas
aplicações na radioterapia.
GROOT, P. C. Terapia de hiperoxigenação bárica na reabilitação com implantes em pacientes
oncológicos sujeitos a radioterapia.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Esta aula vai abordar a radiobiologia, com temas como ação da radiação no sistema biológico e interação da
radiação com o organismo. Neste conteúdo você vai aprender como a radiação interage com um organismo
vivo e como as células se comportam ao serem irradiadas. Efeitos biológicos decorrentes desta interação
serão estudados e compreendidos.
Nesta aula você verá os efeitos biológicos causados pela radiação ionizante, as consequências de diferentes
intensidades de radiação em um organismo e a causa de modi�cações cromossômicas nas células. O
conhecimento destes fatores é fundamental para o entendimento da radiobiologia, uma vez que para
Aula 2
RADIOBIOLOGIA
Olá, estudante! Esta aula vai abordar a radiobiologia, com temas como ação da radiação no sistema
biológico e interação da radiação com o organismo. 
https://app.uff.br/riuff/handle/1/7512.
https://app.uff.br/riuff/handle/1/7512.
https://app.uff.br/riuff/handle/1/7512.
https://repositorio.cespu.pt/handle/20.500.11816/3954.
https://repositorio.cespu.pt/handle/20.500.11816/3954.
compreender a interação da radiação com uma matéria, é necessário também entender como funciona um
organismo vivo. O principal objetivo desta aula é entender os efeitos negativos causados pela irradiação de
um tecido e a gravidade dos efeitos biológicos resultantes dessa irradiação.
Vamos começar?
RADIOBIOLOGIA
Para compreender a radiobiologia, é necessário entender processos biológicos que ocorrem no corpo
humano. A irradiação altera o estado natural de um organismo estável, causando ou não efeitos visíveis.
A radiobiologia é o estudo dos efeitos da radiação ionizante no corpo humano, que tem como objetivo
entender a resposta esperada à irradiação. Ou seja, existe um efeito previsível da radiação no corpo humano,
que podemos prever conhecendo o nível da dose a que o corpo foi submetido. Se o efeito biológico ocorre
dentro de minutos, horas ou poucos dias, então é considerado um efeito imediato da radiação. Já se um dano
não é observável após meses ou anos, tem-se um efeito tardio da exposição à radiação.
A célula é a unidade funcional básica de todos os animais e plantas. Considerando o nível molecular, o corpo
humano é composto principalmente de água, proteína, lipídio, carboidrato e ácido nucleico. Os dois ácidos
nucleicos importantes no metabolismo humano são o DNA e o RNA. O DNA contém toda a informação
hereditária da célula. No caso de uma célula germinativa, o DNA contém a informação hereditária do
indivíduo. O DNA é uma macromolécula que contém duas grandes cadeias de combinações de uma base,
açúcar e fosfato, na forma de uma dupla hélice. As principais funções celulares consistem na síntese de
proteínas e na divisão celular. A mitose é o processo que envolve crescimento, desenvolvimento e divisão da
célula. A meiose é o termo aplicado para a divisão de células germinativas. As células de estrutura similar se
juntam para formar tecidos. Os tecidos se juntam para formar órgãos. Uma organização geral de órgãos e
tecidos integrados é denominada sistema orgânico. Os principais sistemas orgânicos do corpo humano são os
sistemas nervoso, digestivo, endócrino e reprodutivo. A radiossensibilidade de vários sistemas orgânicos e
tecidos varia largamente; por exemplo, as células reprodutivas são altamente radiossensíveis, enquanto as
células neurais são menos radiossensíveis.
Ainda que a interação inicial entre a radiação e o tecido ocorra no nível eletrônico, os danos observáveis da
radiação em humanos resultam de mudanças em nível molecular. A ocorrência de lesões moleculares é
categorizada em efeitos sobre macromoléculas e em efeitos sobre a água. Uma vez que o corpo humano é
uma solução aquosa que contém aproximadamente 80% de moléculas de água, a interação da radiação com a
água é a principal interação da radiação no organismo. Entretanto, o dano último ocorre na molécula-alvo,
DNA, que controla o metabolismo celular e a reprodução.
Os principais fatores que in�uenciam a interação da radiação com a matéria são a energia da radiação e a
composição desta matéria. O efeito da irradiação de macromoléculas é bastante diferente do efeito da
irradiação da água, por exemplo. Quando macromoléculas são irradiadas in vitro, isto é, fora do corpo ou fora
da célula, uma dose de radiação considerável é necessária para que se produza um efeito mensurável. A
irradiação in vivo, isto é, dentro da célula viva, demonstra que as macromoléculas são consideravelmente
mais radiossensíveis no seu estado natural. Quando macromoléculas são irradiadas em solução in vitro, três
efeitos principais ocorrem: cisão da cadeia principal, ligação cruzada e lesões pontuais.
RADIAÇÃO E SISTEMA BIOLÓGICO
A irradiação de um organismo altera sua estrutura e pode causar danos profundos no corpo. Aberrações
cromossômicaspodem ser detectadas se o dano provocado pela radiação no DNA for su�cientemente grande
de modo a permitir tais observações. A seguir são mostrados os danos causados aos cromossomos a partir de
um efeito biológico da irradiação.
O cromossomo contém milhares de moléculas de DNA. Portanto, quando uma aberração se torna visível,
signi�ca que ocorreu uma considerável quantidade de danos provocados pela radiação. Danos ao DNA não
observados também podem produzir respostas na célula e no corpo inteiro. Quando macromoléculas são
irradiadas, três principais efeitos ocorrem:
Cisão: a cisão da cadeia principal é a quebra da espinha dorsal da macromolécula de cadeia longa. O
resultado é a redução de uma molécula longa em muitas moléculas menores, cada uma das quais podendo
ser ainda uma macromolécula. A cisão da cadeia principal reduz não apenas o tamanho da macromolécula,
mas também a viscosidade da solução. Uma solução viscosa é muito espessa e �ui lentamente. É como a
diferença entre água e óleo. A determinação do grau de cisão da cadeia principal pode ser realizada por meio
de medidas de viscosidade.
Ligação cruzada: algumas moléculas têm pequenas estruturas laterais, semelhantes a esporas, que se
estendem da cadeia principal. Outras moléculas produzem tais esporas como uma consequência da
irradiação. Essas cadeias laterais podem se comportar como uma substância pegajosa na extremidade da
macromolécula que se liga a uma macromolécula vizinha ou a um outro segmento dela própria. Este
fenômeno é chamado de ligação cruzada. A ligação cruzada molecular induzida por radiação aumenta a
viscosidade de uma solução macromolecular.
Lesões pontuais: a interação da radiação com macromoléculas também pode resultar na ruptura de ligações
químicas simples, produzindo lesões pontuais. As lesões pontuais não são detectáveis, mas podem causar
uma modi�cação menor da molécula, o que pode, por sua vez, levar ao seu funcionamento incorreto dentro
da célula.
O dano no DNA também pode resultar em atividade metabólica anormal. A proliferação rápida e incontrolada
de células é a principal característica de doenças malignas induzidas pela radiação. Se a modi�cação do DNA
ocorre no interior de uma célula germinativa, é possível que a resposta à exposição à radiação só venha a ser
observada na geração seguinte ou mesmo posteriormente. Ou seja, se uma incidência de radiação atinge
partes fundamentais do organismo, o próprio corpo pode não “sofrer” danos durante sua vida, porém pode
passar estes danos hereditariamente, causando um problema maior, como câncer. Outros efeitos decorrentes
do uso de radiação ionizante em altas doses é a síndrome aguda da radiação, a morte gastrointestinal, a
morte do sistema nervoso central e a morte do indivíduo. Por isso é importante a proteção contra a irradiação
desnecessária em organismos vivos.
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
A interação da radiação com a matéria é um princípio importante de se entender quando se trata de
radiobiologia. Compreender como a radiação ioniza a matéria é fundamental não somente para o estudo da
radioindução, como também para o entendimento dos efeitos biológicos causados por radiação. O corpo
humano é composto principalmente de água, e a interação da radiação com esta molécula resulta em efeitos
bem conhecidos. Quando uma molécula de água é irradiada, ela é ionizada. Após a ionização, uma grande
quantidade de reações pode ocorrer. Os íons podem se ligar novamente restabelecendo a molécula de água
estável e, neste caso, nenhum dano ocorre. Entretanto, se os dois íons não voltam a se juntar, é possível que o
íon negativo (o elétron) se ligue a uma outra molécula de água, produzindo um terceiro tipo de íon. A célula
contém muitas espécies de moléculas, a maioria das quais existe em grande abundância. O dano da radiação
a tais moléculas não resultaria, provavelmente, em prejuízos notáveis à célula porque moléculas similares
estariam disponíveis para continuar a suprir as necessidades celulares. Já algumas moléculas consideradas
particularmente necessárias para a atividade celular não são abundantes. De fato, pode ser que exista apenas
uma de tais moléculas, de forma que o dano da radiação a este tipo de molécula poderia afetar a célula de
modo grave, uma vez que nenhuma molécula similar estaria disponível para substituí-la.
Quando células humanas se replicam por mitose, o tempo médio entre duas mitoses é denominado tempo do
ciclo celular ou tempo de uma geração de células. O tempo de uma geração de células, na maioria das células
humanas, em estado normal de proliferação, é igual a quase 24 horas. Algumas células especializadas têm
tempo de uma geração celular que chegam a centenas de horas, ao passo que outras células, como os
neurônios (células neuronais), geralmente não se replicam. Uma população de células uniformemente
distribuídas no espaço durante o ciclo celular que cresce randomicamente pode ser sincronizada de diversas
maneiras. Assim, uma população de células sincronizadas pode ser subdividida em populações menores, as
quais podem ser irradiadas sequencialmente na medida em que elas passam pelas distintas fases do ciclo
celular. Este padrão de mudança na radiossensibilidade como função da fase do ciclo celular é a função idade-
resposta. Esta função varia para os diferentes tipos de célula. As células são mais sensíveis durante a mitose,
uma vez que a fração das células sobreviventes é menor nesta fase.
Embora muita radiação seja necessária para produzir alterações em moléculas in vitro, acredita-se que a
ionização produzida em um único sítio de uma molécula-alvo crítica pode interromper a proliferação celular. A
proliferação celular é a reprodução e multiplicação de uma única célula ou de um grupo de células. O corpo
humano consiste em dois tipos gerais de células: células somáticas e células germinativas. As células
germinativas incluem a oogônia da fêmea e a espermatogônia do macho. Todas as demais células do
organismo são células somáticas. A mitose é a divisão e proliferação das células somáticas, enquanto a meiose
é a divisão e proliferação de células germinativas. Dessa forma, a irradiação mostra-se nociva ao organismo
vivo, uma vez que qualquer alteração na estrutura celular pode resultar em morte deste organismo.
VÍDEO RESUMO
Olá, estudante! 
Assista ao vídeo de resumo da Aula 10 que trata de radiobiologia. Neste vídeo, você verá os efeitos biológicos
resultantes da irradiação de um organismo vivo e as aberrações cromossômicas causadas pela interação da
radiação com as células. Além disso, compreenderá como ocorrem as mutações de DNA.
 Saiba mais
Olá, estudante!
Abaixo indico os artigos abaixo para aprofundar seus conhecimentos sobre  a Radiobiologia:
MOREIRA, J. Radiobiologia: efeito das radiações ionizantes na célula e formas de proteção das radiações
ionizantes.
GERALDO, J. M. et al. Proposta de um modelo de braquiterapia de alta taxa de dose para estudos de
radiobiologia in vitro.
MARTA, G. N. Radiobiologia: princípios básicos aplicados à prática clínica.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante! 
Nesta etapa vamos estudar os efeitos biológicos das radiações ionizantes, que são divididos em algumas
categorias, sendo as principais os efeitos estocásticos e efeitos determinísticos. Para entender esses efeitos, é
necessário relembrar alguns conceitos de radiação e radiobiologia. Também será abordado o conteúdo de
exposição, irradiação e contaminação da radiação, conceitos importantes para adquirir autonomia na
manipulação de radioatividade. A exposição e a irradiação podem ocorrer em diversas situações, já a
contaminação somente em determinada circunstância. Além desses conteúdos, também serão discutidos o
resultado dos efeitos biológicos e as patologias mais comuns causadas por exposição à radiação ionizante.
Entender o que causa os efeitos biológicos em um organismo possibilita que medidas de proteção radiológica
Aula 3
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES
Olá, estudante!Nesta etapa vamos estudar os efeitos biológicos das radiações ionizantes, que são
divididos em algumas categorias, sendo as principais os efeitos estocásticos e efeitos determinísticos. 
https://ubibliorum.ubi.pt/handle/10400.6/987.
https://ubibliorum.ubi.pt/handle/10400.6/987.
https://ubibliorum.ubi.pt/handle/10400.6/987.
https://ubibliorum.ubi.pt/handle/10400.6/987.
https://urx1.com/4WMMs.
https://urx1.com/4WMMs.
http://files.bvs.br/upload/S/1413-9979/2014/v19n1/a3970.pdf.
http://files.bvs.br/upload/S/1413-9979/2014/v19n1/a3970.pdf.
sejam adotadas e praticadas a �m de reduzir o nível de radiação ao organismo potencialmente exposto. O
principal objetivo desta aula é compreender os conceitos que envolvem os efeitos biológicos das radiações
ionizantes.
EXPOSIÇÃO, IRRADIAÇÃO E CONTAMINAÇÃO
Muito se fala de exposição à radiação, porém deve-se entender o conceito de irradiação, exposição e
contaminação, pois apresentam diferenças. A exposição à radiação ocorre quando um objeto ou organismo
está exposto a uma fonte de radiação presente no local, próxima ou distante do objeto irradiado. A exposição
pode ocorrer mesmo que não se chegue próximo da fonte ou se toque nela. A exposição ocorre quando se faz
um exame de raios X, por exemplo. Porém, no exame não se é contaminado, apenas se é irradiado. E daí vem
o conceito de irradiação: é o processo de transferência da radiação, por ondas eletromagnéticas ou partículas,
para um objeto ou organismo. Um objeto irradiado é exposto (exposição). Já a contaminação é quando se tem
contato com uma fonte de radiação, geralmente radioativa, e se cria a capacidade de transportar essa
radiação, como no caso de tocar em um elemento radioativo com as mãos e contaminar outros objetos a
partir do toque. A contaminação obrigatoriamente irradia o organismo, mas nem tudo aquilo que irradia
causa uma contaminação. Um tubo de raios X irradia, expondo o paciente à radiação, porém não o contamina.
Já a iodoterapia contamina o paciente (que ingere uma cápsula de iodo-131 para tratamento de câncer de
tireoide), além de o expor à radiação. O paciente de iodoterapia tem sua urina, seu suor, sua saliva e seus
�uidos corporais contaminados por radiação, mas não é preciso tocar neste paciente para ser exposto à
radiação, pois mesmo à distância este paciente pode irradiar, por ser ele é uma fonte ambulante de radiação.
Portanto, contaminação é quando se toca no elemento radioativo, enquanto irradiação é quando se transfere
energia de uma fonte para um corpo. Nos dois casos, há exposição.
Diante deste conhecimento, torna-se fundamental entender o porquê do uso do termo “ocupacionalmente
exposto”. Quando um pro�ssional da área de radiações é exposto à radiação durante seu turno de trabalho,
ele é considerado um indivíduo ocupacionalmente exposto, e daí o termo exposição. O pro�ssional é exposto,
seja pela fonte de radiação, seja por um paciente radioativo. E considerando essa situação, em dois setores
hospitalares como medicina nuclear e radiologia, em qual desses o indivíduo ocupacionalmente exposto tem
chance de contaminação? Naquele setor em que há elementos radioativos não selados, como a medicina
nuclear. Se um paciente expele �uidos neste pro�ssional durante a rotina de trabalho, este indivíduo será
exposto à radiação, irradiado por ela e contaminado também. Mas o que é fonte selada e não selada? Na
medicina nuclear existem dois tipos de fontes, aquela selada e aquela não selada. A fonte selada é a
totalmente lacrada, que para acessar seu conteúdo é necessário romper o recipiente. Já a fonte não selada é a
passível de contaminação, pois é um recipiente não lacrado, com função de retirar aquele elemento radioativo
de dentro da embalagem para uso em pacientes. Logo, há de se tomar muito mais cuidado com uma fonte
não selada do que uma fonte selada. Mas por que a fonte selada existe se não se pode abrir o recipiente? A
fonte selada é utilizada unicamente para calibração de medidores de radiação.
EFEITOS ESTOCÁSTICOS E DETERMINÍSTICOS
Durante os anos 1920, os tecnólogos em radiologia eram acostumados a visitar laboratórios de hematologia
uma vez por semana para exame sanguíneo de rotina. Nesta época, e sem a existência de dosímetros, o
exame de sangue era a única maneira de monitorar o nível de radiação a que um indivíduo era submetido.
Atualmente, a dose de radiação a que um tecnólogo se submete é muito baixa, principalmente em
radiodiagnóstico, mas o hemograma periódico ainda é uma prática (atualmente, ocorre semestralmente). As
respostas imediatas à radiação são consideradas determinísticas e exibem gravidade crescente com o
aumento da dose de radiação. Estes efeitos são comuns em pacientes de radioterapia ou hemodinâmica.
Naturalmente, a morte é o mais devastador efeito que pode ser causado pela radiação. Porém, nenhum caso
de morte após exposição à radiação em radiologia foi até hoje registrado, embora alguns dos primeiros a
trabalharem com raios X tenham morrido em consequência dos efeitos tardios da exposição a esses raios. Na
época do descobrimento dos raios X, não se conheciam os seus efeitos, e naturalmente a radiação era
utilizada com alta energia e de forma indiscriminada. Os feixes de raios X aplicados em diagnóstico sempre
resultam na exposição parcial do corpo, a qual é menos prejudicial do que a exposição do corpo inteiro. A
síndrome aguda da radiação é um efeito determinístico que causa a morte no decorrer de dias. Temos
também como exemplos a morte hematológica, a morte gastrointestinal e a morte do sistema nervoso
central. Estes efeitos, que são bastante conhecidos, somente ocorrem com níveis altíssimos de radiação, como
no caso de uma bomba atômica ou explosão de uma usina nuclear. Em radiodiagnóstico, estes efeitos não
ocorrem. Já efeitos como eritema são mais comuns, inclusive nos dias de hoje. Roentgen (descobridor dos
raios X) foi acometido por eritema, porém naquela época uma irradiação durava de 10 a 30 minutos, além de
o tubo de raios X estar praticamente encostado na pele do paciente. Atualmente, procedimentos longos de
hemodinâmica com doses de radiação ultrapassando 1 Gy podem causar alguns desses efeitos na pele, assim
como pacientes submetidos a radioterapia. Outro efeito conhecido é a perda de pelos, principalmente em
pro�ssionais que estão expostos a muito tempo de procedimento e muito próximos do tubo de raios X.
Os efeitos estocásticos, ou também chamados de randômicos ou aleatórios, são aqueles ocorridos dentro de
anos. Quanto mais se expõem à radiação, mais chance se tem de desenvolver um efeito tardio – ou seja, não
existe limiar de dose seguro, e qualquer pessoa exposta pode desenvolver um efeito. Os principais efeitos
tardios da radiação de dose baixa em longos períodos consistem na malignidade e em efeitos genéticos
radioinduzidos. A diminuição do tempo de vida e os efeitos em tecidos locais também têm sido relatados
como efeitos tardios, mas eles não são considerados signi�cativos. Os guias de proteção radiológica são
baseados na observação de efeitos tardios da radiação e na hipótese de que a relação dose-resposta é do tipo
linear e sem limiar. As exposições à radiação vivenciadas em radiodiagnóstico são pequenas e de baixa
transferência linear de energia (TLE). Elas são crônicas por natureza porque ocorrem intermitentemente por
períodos longos. Portanto, os efeitos tardios da radiação assumem importância particular. Estes efeitos
podem ocorrer em radiodiagnóstico, em qualquer circunstância (sendo exposto várias vezes ou uma única
vez). 
RESULTADOS DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
Os estudos que consideram muitas pessoas expostas a uma substância tóxica requerem análises estatísticas
consideráveis. Tais estudos, chamados de estudos epidemiológicos, são necessários quando o número de
pessoas afetadas é pequeno. Os estudos epidemiológicos acerca de pessoas expostas à radiação são difíceis
pelos seguintes fatores: a dose não é geralmente conhecida, mas presume-se que ela sejacomo urânio, tório e seus produtos de decaimento, que
passam por desintegração radioativa, liberando partículas alfa, beta e radiações gama.
A radiação arti�cial é produzida pelo homem, seja por meio de reações nucleares induzidas em laboratórios
ou por dispositivos industriais, como em aplicações médicas. A tecnologia nuclear é capaz de criar
radionuclídeos especí�cos para diagnóstico, terapia e pesquisa, ampliando nosso conhecimento a respeito da
estrutura nuclear.
No contexto dos fenômenos nucleares, destaca-se a �ssão nuclear, pela qual o núcleo de átomos pesados,
como o urânio-235, se divide em fragmentos menores, liberando uma grande quantidade de energia, usada
em reatores nucleares e bombas nucleares. A �ssão nuclear também pode liberar nêutrons como produtos
secundários, assim como ocorre em alguns tipos de decaimento radioativo, como o decaimento beta. Esse
processo de decaimento radioativo segue princípios fundamentais, como a conservação de energia, carga
elétrica e momento linear, e alguns elementos radioativos passam por vários estágios de decaimento antes de
alcançar a estabilidade.
Fissão nuclear: notação para decaimentos
Para entendermos processos nucleares, como a �ssão, vamos adotar uma nomenclatura para representar os
elementos químicos e partículas, dada por:
A
Z
X
Com:
A (número de massa): representa o número de massa, que é a soma do número de prótons (Z) e do
número de nêutrons (N) em um núcleo atômico. O número de massa determina o peso total do átomo
e, em átomos neutros, também é igual ao número de nêutrons mais o número de prótons.
Z (número atômico): é utilizado para representar o número atômico, que é a quantidade de prótons
presentes em um átomo. Ele de�ne a identidade do elemento químico e determina suas propriedades
químicas. Em um átomo eletricamente neutro, o número de prótons (Z) é igual ao número de elétrons.
X: representa o elemento químico ou uma partícula.
Outra notação importante é a representação genérica de uma reação nuclear típica, expressa da seguinte
forma:
Onde:
a – partícula incidente (ou projétil).
X – núcleo alvo.
b – partícula resultante.
Y – núcleo residual.
UMA MELHOR COMPREENSÃO DA RADIAÇÃO
Partículas alfa (α)
Formadas por um núcleo de hélio , apresentam uma carga positiva e são constituídas por dois prótons e
dois nêutrons. Originárias do decaimento de elementos radioativos mais pesados, como urânio, rádio e
polônio. Embora tenham uma energia considerável, sua massa signi�cativa limita seu alcance. A emissão de
uma partícula α resulta na redução de 2 prótons e igualmente de 2 nêutrons do núcleo. Consequentemente,
esse núcleo transmuta-se em outro de carga diminuída em 2 unidades e uma massa menor em 4 unidades.
Partículas beta (β) 
São partículas de alta velocidade, com carga negativa ou positiva, emitidas por átomos instáveis durante o
decaimento radioativo. Essas emissões, que incluem β (elétrons) e β (pósitrons), alteram a carga nuclear sem
afetar a massa total do núcleo. Acompanhando a emissão β está a liberação de um antineutrino , enquanto
a emissão β envolve a liberação de um neutrino n, ambos conservando energia e quantidade de movimento.
Os raios gama (γ) 
a+X  → b+ Y
4
2
He
- +
-
ν
–
+
Representam fascinantes feixes de energia em forma de pacotes chamados fótons. O que distingue os raios
gama das partículas alfa e beta é a sua natureza: enquanto estas últimas apresentam energia e massa, os
raios gama são pura energia e têm alto poder de penetração.
Raios X 
Os raios X compartilham semelhanças notáveis com os raios gama, sendo ambos constituídos por fótons que
transportam energia pura. Embora tenham propriedades básicas idênticas, a origem desses raios é distinta
dentro da anatomia do átomo. Os raios X, por um lado, surgem de processos situados fora do núcleo,
enquanto os raios gama se originam de dentro do núcleo. (Leo, 1987).
Figura 1 | Poder de penetração dos tipos de radiação
Fonte: Radio Proteção na Prática. “Efeitos da radiação no corpo humano”. 
Radiação natural e arti�cial: uma perspectiva abrangente
A radiação natural, como a radiação cósmica, é uma parte intrínseca do nosso ambiente e se origina de fontes
que existem desde o início da Terra. Isso inclui raios cósmicos vindos do espaço e a radiação terrestre de
minerais radioativos no solo, como urânio, tório e potássio. Um exemplo adicional é o potássio-40 radioativo,
encontrado em alimentos como bananas.
Figura 2 | Esquema de um “chuveiro” de raios cósmicos
Fonte: IST (2017, [s. p.]).
A radiação arti�cial tem diferentes aplicações na medicina, indústria e pesquisa, e geração de energia elétrica.
Uma das aplicações é a medicina nuclear, em que isótopos radioativos são utilizados para diagnósticos e
tratamentos médicos. A tomogra�a por emissão de pósitrons (PET) é um exemplo disso, permitindo a
visualização de processos metabólicos e identi�cação precoce de doenças.
Figura 3 | Esquema do PET-Scan (tomogra�a por emissão de pósitrons)
Fonte: Cleveland Clinic ([s. d.], [s. p.]).
Fissão nuclear
A quebra do núcleo em dois pedaços e liberação de energia é acompanhada pela emissão de vários nêutrons.
O processo de �ssão nuclear pode ser induzido por nêutrons, em que um nêutron colide com um núcleo
pesado, causando sua divisão. A �ssão nuclear é a base das reações nucleares em reatores nucleares e
desempenha um papel vital na produção de energia em usinas nucleares.
Exemplo de uma reação de �ssão nuclear:
A equação representa a �ssão nuclear do urânio-235, um processo no qual um núcleo de urânio-235 é
bombardeado por um nêutron. A �ssão resulta na quebra do núcleo de urânio em dois fragmentos menores,
no caso, um núcleo de bário e um núcleo de criptônio. Além disso, três nêutrons são liberados como produtos
da reação (Vide Figura 4).
Figura 4 | Esquema da �ssão nuclear do U-235
1
0
n+  
235
92
U   →  
141
56
Ba+  
92
36
Kr+ 3 
1
0
n 
Fonte: Wikimedia Commons.
APLICAÇÕES NA MEDICINA, INDÚSTRIA E OUTRAS ÁREAS
Os aparelhos de raios X desempenham um papel essencial, permitindo a obtenção de imagens precisas do
corpo humano. A tomogra�a computadorizada, também conhecida como tomogra�a axial computadorizada
(TAC), utiliza a tecnologia dos raios X para criar imagens detalhadas dos ossos e tecidos moles do corpo,
enriquecendo a prática médica.
Entretanto, é crucial considerar que a exposição aos raios X em contextos médicos representa a maior fonte
de radiação antropogênica, ou seja, gerada por atividades humanas. Compreender as fontes e doses de
radiação é fundamental para avaliar os riscos e tomar medidas de proteção adequadas.
Além do campo médico, a aplicação dos raios X abrange também a indústria, em que são utilizados para
inspeções e controle de processos. Essa versatilidade re�ete a relevância dos raios X não apenas na saúde,
mas também em diversos setores da atividade humana.
A �ssão nuclear tem uma profunda aplicação na geração de energia em usinas nucleares. Quando os núcleos
de urânio-235 sofrem �ssão, eles liberam uma quantidade signi�cativa de energia térmica, que é convertida
em eletricidade. No entanto, a �ssão nuclear também é essencial na produção de material físsil para armas
nucleares. A capacidade de controlar a �ssão nuclear é a base para a tecnologia de reatores nucleares, nas
quais a reação é mantida sob controle para �ns pací�cos.
A emissão de nêutrons é um aspecto importante tanto na física nuclear quanto na medicina. Os nêutrons
podem ser usados em técnicas de análise de materiais, como a difração de nêutrons, que permite a
investigação da estrutura interna de substâncias. Na medicina, os nêutrons são empregados em terapias
contra o câncer, aproveitando sua capacidade de penetrar nos tecidos e na produção de radioisótopos.
Situação-problema:
Em Goiânia, em 13 de setembro de 1987, catadores desmontaram um equipamento de uma clínica
abandonada, expondo uma cápsula com 19 gramas de césio-137, substância radioativa. O pó brilhavabaixa; e a
frequência da resposta é muito baixa. Consequentemente, os resultados dos estudos epidemiológicos da
radiação não conduzem à precisão estatística associada à observação de efeitos imediatos da radiação. A
irradiação dos órgãos que produzem o sangue pode resultar em depressão hematológica na forma de uma
resposta imediata, ou leucemia na forma de uma resposta tardia. Os danos aos cromossomos nos linfócitos
podem ser produzidos como respostas imediatas ou tardias. Algumas patologias são resultado de irradiações
em diferentes doses, como os exemplos a seguir:
Catarata: a radiossensibilidade da lente do olho é dependente da idade. À medida que a idade do indivíduo
aumenta, o efeito da radiação torna-se maior e o período latente torna-se menor. Foram observados períodos
latentes em seres humanos na faixa de 5 a 30 anos, mas a média de tais períodos é de, aproximadamente, 15
anos. Radiações de alta TLE, a exemplo de radiações de prótons e de nêutrons, apresentam alta efetividade
biológica relativa (EBR) para a produção de cataratas.
Leucemia: quando se considera a leucemia radioinduzida em animais de laboratório, a resposta é, sem
dúvida, real, e a incidência aumenta com o aumento da dose da radiação. A forma da relação dose-resposta é
linear e sem limiar. Vários grupos de populações humanas têm exibido uma elevada incidência de leucemia
após a exposição à radiação – sobreviventes da bomba atômica, radiologistas norte-americanos, pacientes de
radioterapia e crianças irradiadas in utero, para citar alguns poucos.
Câncer: mostra-se que os riscos relativos e absolutos são similares àqueles relatados para a leucemia. Muitos
tipos de câncer têm sido considerados induzidos pela radiação. Porém, não é possível associar nenhum caso
de câncer a uma exposição prévia à radiação, independentemente da sua intensidade, pelo fato de o câncer
ser muito comum. Aproximadamente 20% de todas as mortes são causadas por câncer. Portanto, qualquer
câncer radioinduzido �ca ofuscado. A leucemia, por sua vez, é uma doença relativamente rara, o que facilita a
sua análise. Dentro deste item, temos câncer de mama, câncer de pele, câncer ósseo e câncer de tireoide, por
exemplo.
Efeitos nas gônadas: as gônadas são órgãos fundamentalmente importantes. Elas constituem um exemplo
de tecido local particularmente sensível à radiação, de modo que têm sido realizadas observações sobre a
resposta de tais órgãos a doses muito baixas. As células dos testículos (as gônadas masculinas) e dos ovários
(as gônadas femininas) respondem de forma diferente à radiação devido às diferenças que se apresentam na
evolução da célula-tronco para a célula madura. A irradiação dos ovários no início da vida reduz o seu
tamanho (atro�a) devido à morte de células germinativas. Os testículos, de forma similar aos ovários, são
atro�ados quando submetidos a altas doses de radiação. Em ambos os casos, há a possibilidade de causar
esterilidade. 
VIDEO RESUMO
Olá, estudante! 
Assista ao vídeo de resumo da Aula 11, que trata dos efeitos biológicos resultantes da irradiação de um
organismo vivo, os tipos de efeitos biológicos existentes e a diferença entre irradiação, contaminação e
exposição.
 Saiba mais
Olá, estudante!
Indico a leitura dos artigos abaixo para complementar seus estudos sobre Efeitos Biológicos:
OKUNO, E. Efeitos biológicos das radiações ionizantes: acidente radiológico de Goiânia.
SILVA, B. H. F. da; BRITO, M. C. C.; MOURA, M. D. G. Efeitos biológicos da radiação ionizante.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
Nesta etapa vamos estudar alguns conceitos utilizados em radiologia, como dose absorvida, dose equivalente
e atividade. A atividade é dependente do decaimento radioativo, e é medida em duas principais unidades:
curie e becquerel. Já as doses absorvida e equivalente são conceitos utilizados em proteção radiológica, para
medição de exposição de pacientes e pro�ssionais das radiações. O principal objetivo desta aula é entender
os conceitos de dose de radiação, os diferentes tipos que existem, as unidades de medida utilizadas
internacionalmente e o conceito de atividade radioativa. É importante que se compreenda estes conceitos
para que se crie autonomia na manipulação da radioatividade e, também, para �ns de proteção radiológica.
Vamos começar?
EXPOSIÇÃO, IRRADIAÇÃO E CONTAMINAÇÃO
Aula 4
EFEITOS DAS RADIAÇÕES
Olá, estudante! Nesta etapa vamos estudar alguns conceitos utilizados em radiologia, como dose
absorvida, dose equivalente e atividade.
https://www.scielo.br/j/ea/a/xzD9Dgv8GPFtHkxkfbQsn4f/
http://periodicos.unincor.br/index.php/revistaunincor/article/view/6483.
Em 1981, a Comissão Internacional de Unidades e Medidas em Radiações (International Commission on
Radiation Units and Measurements [ICRU]) propôs unidades padrão com base em unidades SI (Sistema
Internacional), que já foram adotadas pela maioria dos países. Essas unidades servem para denominar
conceitos que estudamos em radiologia. Por exemplo, o rad (Gy – gray) são efeitos biológicos que geralmente
estão relacionados com a dose de radiação absorvida e, portanto, é a unidade utilizada com mais frequência
quando se está descrevendo a quantidade de radiação recebida por um paciente. O rad é usado para
qualquer tipo de radiação ionizante e qualquer matéria exposta, não apenas o ar. Um rad equivale a 100 erg/g
(10 Gy ), onde o erg (joule) é uma unidade de energia, e o grama (kg) é uma unidade de massa. As unidades
Gy e Gy referem-se à dose de radiação no ar e nos tecidos, respectivamente. Já o Rem (Sv – sievert) é medido
por dispositivos de monitoramento ocupacional de radiação, que são analisados em termos do rem (roentgen
equivalent man). O rem é usado para expressar a quantidade de radiação recebida pelos trabalhadores e
outras pessoas. Alguns tipos de radiação produzem mais danos do que raios X, e o rem leva em conta essas
diferenças nos efeitos biológicos – o que é particularmente importante para pessoas que trabalham perto de
reatores nucleares ou aceleradores de partículas. Temos também a unidade curie (Ci), nomenclatura que se
baseia no sobrenome de Marie Curie, ganhadora dos prêmios Nobel de Física e Química. O curie é a unidade
de quantidade de material radioativo, e não a radiação emitida pelo material. Um curie é a quantidade de
radioatividade em que 3,7 × 1010 núcleos desintegram-se a cada segundo (3,7 × 1010 becquerels [Bq]). O
milicurie (mCi) e o microcurie (μCi) são quantidades comuns de substâncias radioativas. Radioatividade e curie
não se referem a raios X.
Dose efetiva é a dose equivalente de corpo inteiro. É relativamente fácil de medir a exposição e a dose do
paciente durante exames de imagem por raios X. No entanto, exames de imagem por raios X envolvem
exposições parciais do corpo (raramente o corpo é irradiado por inteiro). As imagens radiográ�cas são
colimadas para a região de interesse, portanto, o corpo inteiro não é exposto. Coe�cientes de risco da
radiação são baseados em exposições de corpo inteiro, como para os sobreviventes das bombas atômicas de
Hiroshima e Nagasaki. Quando apenas uma parte do corpo está exposta, como nos exames médicos de
imagem por raios X, o risco de uma resposta estocástica à radiação não é proporcional à dose no tecido, mas
sim à dose efetiva. A dose equivalente de corpo inteiro é a média ponderada das doses de radiação para
vários órgãos e tecidos. A Comissão Nacional de Proteção Radiológica e Medidas norte-americana (NCRP)
identi�cou vários tecidos e órgãos e a radiossensibilidade relativa de cada um deles. A exposição ocupacional
é descrita pela dose equivalente em unidades de milisievert (mSv). Os limites de dose são especi�cados em
dose efetiva (E). Este regime foi adotado para assegurar a melhoria da exatidão das práticas de proteção
contra as radiações.
EFEITOS ESTOCÁSTICOS E DETERMINÍSTICOS
O conceito de dose efetiva considera diferentes tipos de radiação devido à variação da e�cácia biológica
relativa (RBE). A dose efetiva tambémconsidera a radiossensibilidade relativa dos vários tecidos e órgãos.
Matematicamente, a dose efetiva pode ser representada da seguinte maneira: Dose efetiva (E) = Fator de
ponderação da radiação (Wr) × Fator de ponderação para o tecido (Wt) × Dose absorvida.
−2
t
a t 
Atividade (de uma quantidade de radionuclídeo em um determinado estado de energia em um instante de
tempo) é uma grandeza de�nida pela fórmula A=dN/dt, onde dN é o valor esperado do número de transições
nucleares espontâneas daquele estado de energia no intervalo de tempo dt. A radioatividade é a taxa de
decaimento ou desintegração do material radioativo e é expresso em curie (Ci) ou em becquerel (Bq); 1 Ci
equivale a 3,7 x 10 Bq. Alguns átomos existem em um estado excitado anormal, caracterizado por um
núcleo instável. Para alcançar a estabilidade, o núcleo emite espontaneamente partículas e energia e
transforma-se em outro átomo. Tal processo é chamado de desintegração radioativa ou decaimento
radioativo. Os átomos envolvidos são radionuclídeos. Qualquer arranjo nuclear é chamado de nuclídeo;
apenas núcleos que sofrem decaimento radioativo são radionuclídeos. É importante entender como o átomo
é composto – seu núcleo tem nêutrons e prótons, enquanto sua eletrosfera tem elétrons. Quando o átomo se
encontra instável, ou seja, diferente das quantidades de nêutrons, prótons e elétrons do seu modo estável
(iguais da tabela periódica), ele precisa decair, isto é, liberar energia para se transformar em outro átomo – em
outras palavras, �car novamente estável. A quantidade de atividade que um átomo tem é uma transição de
energia que ele está passando, é transitório, é um momento. A atividade varia com o tempo, e só para de
decair quando o átomo atinge a estabilidade. Ou seja, dependendo do tempo de meia vida do radionuclídeo,
hoje medimos um valor, amanhã medimos outro valor (sempre menor que o valor anterior).
A meia-vida de um isótopo radioativo é o tempo necessário para que metade dos átomos contidos em uma
amostra desse isótopo sofra desintegração, então, é o tempo necessário para que N (N é o número de átomos
do radioisótopo presentes, decorrido um tempo t) seja igual a N /2 (N é o número de átomos N inicial).
Portanto, a meia-vida de um radioisótopo pode ser calculada a partir da constante de desintegração e vice-
versa. O intervalo de tempo necessário para que o organismo elimine metade de uma substância ingerida ou
inalada é chamado meia-vida biológica. Quando a meia-vida física e a meia-vida biológica devem ser levadas
em consideração, determina-se a meia-vida efetiva. A meia-vida física é aquela que o elemento radioativo leva
para decair, independentemente das condições biológicas. Já a meia-vida biológica é aquela transformada e
eliminada pelo organismo, ou seja, eliminada por suor e urina, por exemplo.
RESULTADOS DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
Dose de radiação é medida em unidades de gray (Gy). Exposição é medida em coulomb por kilograma (C/kg).
Quando se trata de exposição de pro�ssionais de radiologia (técnicos, tecnólogos, médicos, físicos e
enfermeiros), a grandeza apropriada é o sievert (Sv). Aqueles pro�ssionais expostos à radiação são
considerados indivíduos ocupacionalmente expostos (IOE). O sievert é a grandeza de dose efetiva utilizada
para �ns de proteção contra as radiações. Embora dose, exposição e dose efetiva tenham diferentes
signi�cados, muitas vezes são usados indiferentemente em radiologia, porque elas têm aproximadamente o
mesmo valor numérico para exposições de corpo inteiro. Quando utilizada corretamente, a exposição (C/kg)
refere-se à intensidade da radiação no ar. Dose (Gy) mede a energia de radiação absorvida, como resultado da
exposição à radiação, sendo usada para quanti�car a irradiação dos pacientes. Dose efetiva (Sv) identi�ca a
e�cácia biológica da energia de radiação absorvida. Essa grandeza é aplicada aos indivíduos
ocupacionalmente expostos e à exposição do público. A unidade Sv é preferível porque todos os
regulamentos são expressos em Sv. Na exposição ocupacional, o limite da dose recomendada para os IOE é 20
10
0 0 
mSv/ano, porém, a experiência tem mostrado que rotineiramente as exposições são consideravelmente
menores que esse limite. A exposição ocupacional do pessoal envolvido nas atividades da radiologia, em geral,
não deve exceder 1 mSv/ano.
A radioatividade tem muitas aplicações hospitalares, e uma delas é a iodoterapia. Após a remoção da tireoide
devido à presença de câncer, para eliminar resquícios de células cancerígenas a �m de reduzir o risco de
recidiva do câncer, a iodoterapia é realizada. A iodoterapia consiste no paciente ingerir uma cápsula contendo
iodo-131 (um isótopo radioativo) que tem a�nidade com a tireoide. Por meio da emissão beta, o iodo vai
eliminar qualquer resquício decorrente do câncer de tireoide. Para isso ocorrer, o paciente precisa ser isolado
após a ingestão de iodo. No hospital haverá um quarto de iodoterapia, onde o paciente �cará por alguns dias
até o decaimento e eliminação do radioisótopo. Nesta situação, temos meia-vida física e meia-vida biológica. O
paciente vai eliminar o iodo por fezes, urina e suor (e para isso ele é orientado a beber muita água durante a
internação) e, também, por decaimento radioativo (a meia-vida do iodo é de aproximadamente 8 dias). Isso
signi�ca que a cada 8 dias o iodo decai pela metade do seu valor inicial. Exemplo: hoje o Iodo tem uma
atividade de 10 mCi. Daqui a 8 dias, ele terá uma atividade de 5 mCi. E depois de mais 8 dias, terá uma
atividade de 2,5 mCi, e assim sucessivamente. É importante lembrar que a atividade nunca chega a zero, mas
chega muito próximo disso. Durante a internação o paciente é uma fonte radioativa ambulante, pois está
irradiando iodo pelo seu corpo. Nesta situação, o paciente está irradiando e contaminado, e quem estiver
próximo dele estará exposto. Se tocar em um paciente de iodoterapia, a chance de contaminação é alta. Por
isso, medidas de radioproteção são tomadas, como isolamento do paciente, ausência de contato com
qualquer membro da equipe hospitalar ou membro da família, além de descarte de roupas e objetos que o
paciente eventualmente utilizou durante a internação. Essas são medidas de proteção radiológica
imprescindíveis para a segurança de todos. 
VIDEO RESUMO
Olá, estudante! 
Assista ao vídeo de resumo da Aula 12 que trata dos efeitos das radiações. Neste vídeo você verá conceitos de
radiologia muito importantes para a prática da radioproteção, como dose absorvida, dose equivalente,
atividade e decaimento radioativo. 
 Saiba mais
Olá, estudante!
No artigo: “Radioatividade”, proporcionando uma compreensão mais profunda de como essa força
natural molda nosso universo e como podemos tirar proveito de seus benefícios, garantindo
simultaneamente a segurança e o bem-estar de todos.
O artigo: “Estudo da dose equivalente de extremidades em indivíduos ocupacionalmente expostos em
um serviço de medicina nuclear”, esta pesquisa visa aprofundar nossa compreensão sobre os níveis de
exposição ocupacional e identi�car estratégias de proteção e�cazes para os pro�ssionais de medicina
nuclear.
CNEN. Apostila Educativa. Radioatividade.
BRENGA, B. Estudo da dose equivalente de extremidades em indivíduos ocupacionalmente
expostos em um serviço de medicina nuclear.
REVISÃO DE UNIDADE
Olá, estudante!
Nesta etapa, vamos revisar os conceitos estudados nas aulas anteriores a �m de �xar o conteúdo e elucidar
eventuais dúvidas. Muitos conceitos foram estudados até então, mas alguns deles devem ser relembrados e
reforçados para que se solidi�que o conhecimento acerca do tema da disciplina. Vamos abordar os temas
estudados, como interação da matéria com a energia, e�cácia biológica relativa, fracionamento e seus 5 Rs,
radiobiologia, ação da radiação no sistema biológico, diferenças entre irradiação, exposição e contaminação,
atividade radioativa, decaimento radioativo e tempo de meia-vida, efeitos estocásticos e efeitos
determinísticos,dose absorvida, dose efetiva e dose equivalente. Todos esses conteúdos serão relembrados
em breves tópicos para que a unidade seja �nalizada com sucesso. Após a revisão, algumas últimas questões
serão aplicadas antes da prova �nal, portanto, é sugerido que todo o conteúdo seja bem revisado para que
não haja di�culdades no preenchimento das respostas.
Quando se aborda o conceito de radiação, a matéria pode ser tanto o próprio átomo e seus elétrons como um
organismo complexo interagindo com a energia. Os principais fatores que in�uenciam a interação da radiação
com a matéria é a energia da radiação e a composição dessa matéria. Nesta disciplina, a matéria pode ser
considerada um organismo vivo, e a energia, a radiação ionizante. A TLE (transferência linear de energia) é
uma medida da velocidade na qual a energia é transferida da radiação para um tecido. Quanto maior a TLE,
maior é a habilidade da radiação de produzir uma resposta biológica – ou seja, maior TLE signi�ca que mais
ionizações ocorrem. Quando se irradia um tecido, a resposta do tecido é principalmente determinada pela
quantidade de energia depositada por unidade de massa. Esse efeito é chamado de e�cácia biológica relativa
(EBR). A TLE é uma energia média cedida por espaço percorrido, e em muitos casos a EBR aumenta com a TLE.
Aula 5
REVISÃO DA UNIDADE
https://www.famema.br/famema/ensino/disciplinas/doc/Boletim_n%C2%BA_009_RADIOATIVIDADE_CNEN.pdf
https://ninho.inca.gov.br/jspui/bitstream/123456789/3436/1/Bruno%20Brenga.pdf.
https://ninho.inca.gov.br/jspui/bitstream/123456789/3436/1/Bruno%20Brenga.pdf.
A EBR não é dependente somente da TLE, mas também da dose, da taxa de dose, do fracionamento da dose e
até da idade da pessoa exposta. A relação entre TLE e EBR está no fato de que partículas com TLE mais alto
tendem a ser mais e�cazes em causar danos biológicos do que partículas com TLE mais baixo. Isso ocorre
porque partículas com TLE mais alto depositam energia de forma mais concentrada ao longo de uma
trajetória mais curta, o que pode levar a danos mais e�cazes nas células e tecidos. Portanto, a EBR pode ser
maior para partículas com TLE mais alto em comparação com radiações de referência de baixo TLE, como
raios X ou raios gama. Em resumo, transferência linear de energia (TLE) descreve a taxa de deposição de
energia por partículas ionizantes em um meio, enquanto a efetividade biológica relativa (EBR) compara a
e�cácia. Para que não haja danos em todos os tecidos irradiados em uma radioterapia, existe o
fracionamento. Na dose fracionada, o tecido pode sofrer reparos e recuperações entre as doses. Em outras
palavras, o prolongamento e o fracionamento da dose levam à diminuição do efeito da radiação, pois
possibilitam tempo para reparos intracelulares e para recuperação dos tecidos. O fracionamento é composto
por cinco fatores: reparação, redistribuição, repopulação, reoxigenação e radiossensibilidade.
REVISÃO DA UNIDADE
Olá, estudante! 
Assista ao vídeo de resumo da aula de revisão, no qual você verá conceitos já estudados que estarão
condensados para a �xação do conteúdo e elucidação de eventuais dúvidas. Falaremos de TLE, EBR,
fracionamento e radioatividade, dentre outros conceitos estudados em aula. Acompanhe o vídeo e os
materiais escritos para melhor entendimento da matéria.
ESTUDO DE CASO
A quantidade de TLE desempenha um papel importante na e�cácia e segurança da iodoterapia, pois ajuda a
determinar a dose apropriada de radiação a ser administrada ao paciente. No caso da iodoterapia, o iodo
radioativo emite radiação beta, que são partículas de alta energia. A TLE das partículas beta varia dependendo
de sua energia e da densidade do material através do qual estão passando. Em geral, as partículas beta
interagem com os tecidos biológicos, perdendo energia à medida que atravessam estes tecidos.
A Clínica Bem-Estar oferece serviços de medicina nuclear, como exames e terapias, há mais de 15 anos. Uma
das especialidades desta clínica são exames que utilizam tecnécio 99 metaestável (Tc-99m) como um
marcador nuclídeo emissor-gama, que pode ser usado em exames do cérebro, do miocárdio, da tireoide e dos
pulmões, por exemplo. A utilização de um radioisótopo depende das suas propriedades químicas, físicas e
biológicas, inclusive do seu tempo de meia-vida (tempo necessário para que a atividade atual seja reduzida à
metade). O isótopo tecnécio 99 metaestável (Tc-99m) tem tempo de meia-vida de seis horas, adequado para
que se acumule no órgão que se quer estudar e para que não permaneça muito tempo no organismo. Porém,
antes de virar tecnécio 99 metaestável (Tc-99m), ele é molibdênio-99, cujo tempo de meia-vida é de seis horas.
Quando um elemento radioativo chega em uma clínica, tem previsão de atividade compatível com o
procedimento e horário em que vai ser usado, ou seja, o horário de atendimento do paciente deve estar
registrado para que a dose chegue em horário compatível com o decaimento do elemento radioativo – a
tempo de realizar o exame. Na Clínica Bem-Estar chegou, às 8 horas da manhã, um gerador Mo-99 com uma
atividade de 10 mCi. O paciente que realizará o procedimento tem horário de exame de miocárdio marcado
para às 17h.
1. Quanto de atividade terá o radioisótopo no momento do exame?
2. Qual radioisótopo será utilizado?
3. Qual efeito biológico certamente ocorrerá no paciente após a administração do radiofármaco?
4. Por que a interação das partículas beta é bené�ca no tratamento do câncer de tireoide?
 Re�ita
Atividade (de uma quantidade de radionuclídeo em um determinado estado de energia em um instante
de tempo) é medida em curie ou becquerel, e traz a informação da energia atual de um radionuclídeo.
Dependendo do tempo de meia-vida do elemento radioativo, a atividade medida varia de hora em hora,
ou de anos em anos. A meia-vida de um isótopo radioativo é o tempo necessário para que metade dos
átomos contidos em uma amostra desse isótopo sofra desintegração. Alguns átomos existem em um
estado excitado anormal, caracterizado por um núcleo instável. Para alcançar a estabilidade, o núcleo
emite espontaneamente partículas e energia e transforma-se em outro átomo, e este processo é
chamado de decaimento radioativo.
RESOLUÇÃO DO ESTUDO DE CASO
A interação das partículas beta é bené�ca no tratamento do câncer de tireoide devido a uma técnica chamada
iodoterapia. Essa terapia é e�caz porque a glândula tireoide, na qual o câncer de tireoide geralmente se
origina, é particularmente sensível à radiação beta. As razões pelas quais a interação beta é bené�ca são as
seguintes:
Especi�cidade para a tireoide: o iodo radioativo é absorvido preferencialmente pelas células da tireoide. A
tireoide é o único órgão no corpo humano que absorve iodo de forma signi�cativa. Isso signi�ca que a
radiação beta liberada pelo iodo radioativo se concentra principalmente na glândula tireoide afetada,
minimizando os efeitos colaterais em outros órgãos e tecidos.
Morte seletiva das células cancerígenas: as partículas beta têm alta energia e penetração limitada nos tecidos,
o que permite que elas afetem diretamente as células da tireoide que estão doentes ou cancerígenas. A
radiação beta dani�ca o DNA das células, levando à morte seletiva das células cancerígenas, enquanto as
células saudáveis em outros órgãos e tecidos circundantes são menos afetadas.
Terapia sistêmica: a terapia com iodo radioativo é geralmente administrada como uma dose oral. O iodo
radioativo é absorvido pela tireoide e, ao longo do tempo, é liberado no tecido tireoidiano, tratando não
apenas o tumor primário, mas também células cancerígenas remanescentes que podem ter se espalhado
para outras partes do corpo.
Efeito ablativo: em alguns casos, a iodoterapia é usada como terapia ablativa, o que signi�ca que o objetivo é
destruir completamente a glândula tireoide afetada. Isso é útil para pacientes com câncer de tireoide que não
podem ser submetidos à cirurgia ou que não respondem bem à terapia com medicamentos.GABARITO:
A atividade será 3,75 mCi.
O radioisótopo será Tc-99m.
O efeito biológico será determinístico.
A interação das partículas beta é bené�ca no tratamento do câncer de tireoide, pois as partículas beta
podem direcionar sua energia para as células cancerígenas da tireoide, causando danos especí�cos
nestas células.
RESUMO VISUAL
Infográ�co | Efeitos biológicos
Fonte: Elaborado pelo autor.
Aula 1
BUSHONG, S. Ciência radiológica para tecnólogos. São Paulo: Elsevier, 2010. 709 p.
TAUHATA, L. et al. Radioproteção e dosimetria: fundamentos. Rio de Janeiro: Instituto de Radioproteção e
Dosimetria – Comissão Nacional de Energia Nuclear, 2014. Disponível em:
http://appasp.cnen.gov.br/seguranca/documentos/FundamentosCORv10.pdf. Acesso em: 3 set. 2023.
Aula 2
BUSHONG, S. Ciência Radiológica para tecnólogos. São Paulo: Elsevier, 2010. 709 p.
Aula 3
BUSHONG, S. Ciência Radiológica para tecnólogos. São Paulo: Elsevier, 2010. 709 p.
Aula 4
BUSHONG, S. Ciência Radiológica para tecnólogos. São Paulo: Elsevier, 2010. 709 p.
COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR (CNEN). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação. Diretrizes
Básicas de Proteção Radiológica – CNEN NN. 3.01. Brasília: CNEN, 2014.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Princípios Básicos de Segurança e Proteção Radiológica.
3. ed. 2006. 227 p.
Aula 5
BUSHONG, S. Ciência Radiológica para tecnólogos. São Paulo: Elsevier, 2010. 709 p.
COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR (CNEN). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação. Diretrizes
Básicas de Proteção Radiológica – CNEN NN. 3.01. Brasília: Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação,
2014.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Princípios Básicos de Segurança e Proteção Radiológica.
3 ed. UFRGS, 2006. 227 p.
REFERÊNCIAS
http://appasp.cnen.gov.br/seguranca/documentos/FundamentosCORv10.pdf.
Imagem de capa: Storyset e ShutterStock.
https://storyset.com/
https://www.shutterstock.com/pt/e
espalhou-se na cidade, causando quatro mortes e afetando milhares de pessoas. Esse acidente radiológico foi
o pior fora de usinas nucleares. Quase 40 anos depois, o Brasil enfrenta um novo incidente com césio-137. Em
Minas Gerais, duas fontes dessa substância foram furtadas de uma mineradora, gerando preocupações com o
manuseio inadequado e riscos à saúde. A Comissão Nacional de Energia Nuclear investiga o caso
atentamente. 
Quando comparado com o isótopo (elemento com mesmo número de prótons) mais estável do césio, que tem
número de massa 133 e número atômico 55, qual apresenta maior número de nêutrons?
Resolução: 
Isótopo radioativo:
Número de nêutrons: N = A – Z = 137 – 55 = 82
Isótopo mais estável:
Número de nêutrons: N = A – Z = 133 – 55 = 78
Portanto, o isótopo radioativo exibe uma quantidade signi�cativamente maior de nêutrons em comparação
com os outros isótopos.
VÍDEO RESUMO
Explore o mundo da radioatividade neste resumo rápido. Descubra os diferentes tipos de radioatividade,
incluindo partículas alfa, beta, radiação gama e raio X. Saiba a diferença entre radiação natural e arti�cial, e
como elementos radioativos como urânio e tório desempenham um papel. Além disso, entenda a �ssão
nuclear e a emissão de nêutrons, conceitos essenciais na produção de energia nuclear e na estabilidade dos
núcleos.
 Saiba mais
Se você deseja saber um pouco mais a respeito da produção de energia por �ssão, acesse o site da
Eletronuclear, uma empresa de economia mista que responde pela geração de energia elétrica a partir
da �ssão nuclear.
137
55
Cs
133
55
Cs
https://www.eletronuclear.gov.br/Sociedade-e-Meio-Ambiente/espaco-do-conhecimento/Paginas/Energia-Nuclear.aspx
INTRODUÇÃO
A compreensão dos conceitos-chave de radiação corpuscular, produção arti�cial de radionuclídeos, usinas
nucleares e ciclotrons é essencial para explorar a interseção entre física nuclear, medicina, energia e pesquisa
cientí�ca. 
A radiação corpuscular envolve partículas subatômicas altamente energéticas, como prótons, nêutrons,
elétrons e partículas alfa, provenientes de núcleos instáveis, utilizadas em áreas como radioterapia médica e
análises de materiais. 
A produção arti�cial de radionuclídeos é notável por criar isótopos radioativos para diagnóstico médico,
tratamento de câncer e datação de materiais. 
As usinas nucleares são fontes signi�cativas de energia, operando por �ssão nuclear com baixas emissões de
carbono. 
Finalmente, os ciclotrons são aceleradores de partículas cruciais na produção de radioisótopos para medicina
e pesquisa avançada. Nesta exploração, examinaremos esses conceitos, revelando como moldaram nossa
compreensão do mundo e impactaram diversas áreas da ciência e tecnologia.
PARTÍCULAS CORPUSCULARES E SUAS INTERAÇÕES
Partículas corpusculares são partículas subatômicas que têm massa e/ou carga elétrica. Diferentemente dos
fótons, que são partículas de energia eletromagnética sem massa, as partículas corpusculares incluem
elétrons, prótons e nêutrons, bem como outras partículas carregadas produzidas em reações nucleares e
processos atômicos. Essas partículas desempenham papéis essenciais em várias áreas da física, como na
formação da estrutura da matéria, na geração de energia nuclear e nas interações fundamentais da natureza.
Produção de radioisótopos
Isótopos de um átomo têm o mesmo número de prótons, de�nindo seu elemento, mas diferentes números
de nêutrons, levando a massas atômicas distintas. Por exemplo, o hidrogênio apresenta três isótopos comuns:
o hidrogênio-1 (1 próton e nenhum nêutron), o deutério ou hidrogênio-2 (1 próton e 1 nêutron) e o trítio ou
Aula 3
RADIAÇÃO CORPUSCULAR
A compreensão dos conceitos-chave de radiação corpuscular, produção arti�cial de radionuclídeos,
usinas nucleares e ciclotrons é essencial para explorar a interseção entre física nuclear, medicina,
energia e pesquisa cientí�ca.
hidrogênio-3 (1 próton e 2 nêutrons), que é um radioisótopo do hidrogênio, ou seja, um nuclídeo instável que
emite radiação. Os isótopos podem ter propriedades químicas semelhantes, mas variar em termos de
estabilidade, radioatividade e outras características físicas (Okuno; Yoshimura, 2010).
A �ssão pode ter a sua reação controlada de maneira que, em cada ciclo, apenas um nêutron seja empregado
para induzir outra �ssão. Esse processo é aplicado em reatores nucleares, nos quais o material �ssível é
cercado por substâncias absorventes dispostas de maneira estratégica. Nessas circunstâncias, a quantidade
de energia liberada permanece sempre constante. Há ainda outros tipos de reatores em que o objetivo
principal é utilizar os nêutrons produzidos nas reações de �ssão para pesquisas ou a produção de
radioisótopos.
As usinas nucleares têm sido uma fonte signi�cativa de energia elétrica em muitas partes do mundo. Essas
usinas operam por meio de reações nucleares de �ssão, em que núcleos atômicos pesados, como o urânio-
235, são divididos em fragmentos menores, liberando grande quantidade de energia, que é utilizada para
aquecer a água, cujo vapor é usado para acionar turbinas que geram eletricidade. Esse processo é controlado
para evitar reações em cadeia descontroladas, mantendo a produção de energia de maneira segura e
e�ciente. Embora as usinas nucleares ofereçam benefícios em termos de baixas emissões de gases de efeito
estufa e alta densidade energética, a gestão dos resíduos radioativos e os riscos associados à segurança têm
gerado debates consideráveis.
A produção arti�cial de isótopos radioativos que não ocorrem naturalmente é possível com o bombardeio de
elementos estáveis por meio de nêutrons, partículas carregadas ou fótons energeticamente adequados. Essas
partículas carregadas podem ser geradas por aceleradores lineares de partículas ou ciclotrons.
O processo para produção desses radioisótopos se baseia basicamente em dois tipos diferentes de
aceleradores: os aceleradores lineares, os ciclotrons e os aceleradores de íons pesados.
Aceleradores lineares (LINACs): os aceleradores lineares são comumente usados para produzir
radioisótopos em hospitais e instalações de pesquisa. Eles aceleram partículas carregadas, como
elétrons, em direção a um alvo, que pode ser um elemento-alvo especí�co para a produção do
radioisótopo desejado.
Ciclotrons: são dispositivos de aceleração de partículas que desempenham um papel importante na
pesquisa cientí�ca e na produção de radionuclídeos para aplicações médicas e industriais. Esses
aceleradores circulares aplicam campos elétricos e magnéticos alternados para impulsionar partículas
carregadas a altas velocidades, permitindo que elas atinjam energias signi�cativas.
Aceleradores de íons pesados: em alguns casos, aceleradores de íons pesados podem ser usados para
produzir radioisótopos por meio de reações nucleares induzidas.
RADIOISÓTOPOS, LINACS E CICLOTRONS
Aceleradores de partículas
Prótons e elétrons
Um acelerador de elétrons produz elétrons aquecendo um �lamento metálico, liberando elétrons por meio do
processo de emissão termiônica. Esses elétrons são então liberados em uma área chamada de câmara de
aceleração. Nessa câmara, os elétrons são atraídos para uma região de alta tensão, em que são usados
campos elétricos e magnéticos, para, respectivamente, acelerar e focalizar/direcionar o feixe de elétrons. Após
atingir a energia desejada, esse feixe de elétrons é então direcionado para um alvo, possibilitando a
fabricação de radioisótopos. 
Os aceleradores de prótons funcionam de forma similar aos aceleradores de elétrons; a diferença está na
forma como os prótons são gerados. Nesses aceleradores usa-se o gás hidrogênio ionizado, e um campo
magnético separa os prótons dos elétrons. 
Um problema dos aceleradores lineares é o tamanho necessário para a obtenção de determinadas energias.
Já os ciclotrons, aparelhos mais compactos, aceleram partículas em trajetórias espirais por meio de campos
magnéticos e elétricos alternados, permitindo sua extração em altaenergia para atingir um alvo.
Nêutrons
Existem várias maneiras de obter nêutrons, que são partículas subatômicas sem carga elétrica e encontradas
no núcleo dos átomos. Apresentamos algumas das principais formas de produzir nêutrons: �ssão nuclear,
reações nucleares e aceleradores de partículas (linear accelerators).
Um LINAC é um dispositivo que acelera partículas carregadas, como elétrons ou prótons, em uma linha reta
usando campos elétricos alternados. Seu funcionamento baseia-se em algumas etapas básicas: injeção das
partículas; cavidade de rádio-frequência (FR), responsáveis pela aceleração das partículas, que ao acelerarem
adquirem gradualmente energia; colimação e foco, obtidas por meio de imãs eletromagnéticos; e por último, a
saída das partículas dos aceleradores quando atingem a velocidade e energia desejadas.
Figura 1 | Esquema do funcionamento de um acelerador linear de prótons ou íons
Fonte: Wikipédia.
Ciclotrons
Para alcançar partículas com alta energia, é essencial contar com um acelerador linear de grande extensão, o
que di�culta muitas vezes sua produção. Outra possibilidade é o uso de um equipamento mais compacto: o
ciclotron, no qual as partículas são aceleradas e desviadas por campos magnéticos, seguindo uma trajetória
em espiral. A cada volta, os valores dos campos elétrico e magnético são ajustados, permitindo que as
partículas aumentem gradualmente sua energia. As partículas aceleradas são retiradas pela borda do
dispositivo e, posteriormente, seguem em linha reta em direção ao alvo (Carvalho; Oliveira, 2017).
Figura 2 | Esquema de funcionamento do ciclotron com partícula iniciando sua trajetória no ponto em azul
Fonte: Wikimedia Commons.
Usina nuclear
Uma usina nuclear opera com base no princípio da �ssão nuclear, em que núcleos de átomos pesados,
geralmente de urânio-235 ou plutônio-239, são divididos em núcleos menores. Isso libera uma quantidade
signi�cativa de energia na forma de calor. A reação de �ssão nuclear controlada ocorre no reator nuclear,
onde as barras de combustível nuclear contendo material físsil são posicionadas em um meio moderador,
como água ou gra�te. Quando um nêutron colide com o núcleo de um átomo físsil, ele o divide, liberando
mais nêutrons e uma grande quantidade de energia térmica. O número de nêutrons produzidos em cada
reação de �ssão é controlado por meio de barras de controle de reatividade. Essas barras são movidas para
dentro ou para fora do núcleo para ajustar a taxa de reações nucleares.
A energia liberada na �ssão é usada para aquecer a água (�uido de resfriamento), criando assim vapor de alta
pressão que move uma turbina. Essa turbina está conectada a um gerador, que converte a energia mecânica
da turbina em eletricidade.
Figura 3 | Funcionamento de uma usina nuclear
Fonte: Lima e Teixeira (2023, [s. p.]).
APLICAÇÕES NA MEDICINA, INDÚSTRIA E OUTRAS ÁREAS
Um radioisótopo, que é um elemento químico com pelo menos um de seus prótons sendo radioativo,
desempenha um papel central na medicina nuclear. Quando esse radioisótopo é incorporado a um composto
farmacêutico, ele se transforma em um radiofármaco. Os radiofármacos são medicamentos especí�cos
produzidos de acordo com rigorosas normas regulatórias estabelecidas pela Agência Nacional de Vigilância
Sanitária (Anvisa) e pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Esses radiofármacos emitem radiação
gama e são usados como radiotraçadores. Os radiotraçadores, por sua vez, permitem o acompanhamento de
processos químicos ou biológicos no corpo humano, tornando-se uma ferramenta crucial para �ns de
diagnóstico e tratamento em medicina nuclear (Pina, 2016).
Atualmente, os radiofármacos são empregados na medicina nuclear para o diagnóstico, representando cerca
de 95% dos casos e, para o tratamento do câncer, com representatividade de 5% (Moriguchi, 2018).
O desenvolvimento de aceleradores ciclotron dedicado acelerou a produção de radiofármacos e por
consequência a redução do custo deste tipo de agente. Outro item muito importante é a distância entre os
centros de produção e as localidades que receberão o material, já que a meia-vida em geral desses materiais é
muito baixa; como exemplo, pode-se citar o (18F)FDG, que tem meia-vida de 109,6 minutos. Outros materiais
têm meia-vida menor ainda, como é o caso do C-11, com meia-vida menor de 20 minutos (Pozzo, 2005).
Os principais radioisótopos emissores de pósitrons utilizados na PET são: F-18 (�úor), C-11 (carbono), O-15
(oxigênio), N-13 (nitrogênio), Ga-68 (gálio) e Rb-82 (rubídio). O FDG-F18 é atualmente os radiofármacos mais
usado para aplicações da PET no mundo (Wadsak; Mitterhauser, 2010). Seu isótopo F18 é produzido em
aceleradores de partículas do tipo ciclotron.
A Tabela 1 a seguir mostra alguns radioisótopos, decaimento, tempo de meia-vida e aplicações.
Tabela 1 | Informações de alguns radioisótopos
[1] A notação "m" no signi�ca "metaestável". Isso indica que o Tc-99m está em um estado excitado de energia, mas não é tão
instável quanto um estado nuclear totalmente excitado.
[2] é o neutrino do elétron.
[3] PET é tomogra�a por emissão de pósitrons.
Fonte: elaborada pelo autor.
Situação-problema: 
O césio-137 decai em bário-137 passando por duas etapas e emitindo radiação, conforme a fórmula de
decaimento abaixo. Determine quais são os elementos representados pelo “[?]”.
Solução: Inicialmente vamos representar o [?] da primeira etapa por um elemento genérico, escrevendo
assim:
 , de onde temos:
 , resultando em A = 0 e Z = -1. Portanto o nosso elemento é uma partícula �-.
Vamos, então, analisar a segunda etapa, aplicando o mesmo raciocínio.
Analogamente, podemos escrever:
 , onde A´ = 0 e Z´ = 0. Logo, o nosso elemento é radiação �.
Descrevendo a fórmula de decaimento, temos:
99m
43
Tc 
ν
e
137
55
Tc →
137
56
Ba
(instável) + [?] →
137
56
Ba
(estável) + [?]
137
55
Tc →
137
56
Ba
(instável) + [?] =
137
55
Tc →
137
56
Ba
(instável) +
A
Z
E
{
137 = A+ 137
55 = 56 + Z 
A
Z
E =
0
−1
E
137
56
Ba
(instável) →
137
56
Ba
(estável) + [?] =
137
56
Ba
(instável) →
137
56
Ba
(estável) +
A′
Z′
E′
{
137 + 0 = 137 +A´
56  = 56 + Z´
A′
Z′
E′=
0
0
E′
137
55
Tc →
137
56
Ba
(instável) + [?] →
137
56
Ba
(estável) + [?] =
137
55
Tc →
137
56
Ba
(instável) + β →
137
56
Ba
(estável) + γ
VIDEO RESUMO
Neste vídeo resumo, exploraremos conceitos fundamentais da física nuclear, como radiação corpuscular e
produção arti�cial de radionuclídeos. Abordaremos o funcionamento de usinas nucleares, cruciais na geração
de energia, e da tecnologia dos ciclotrons, impulsionando avanços cientí�cos. Esta oportunidade única
permite compreender o impacto direto desses conceitos complexos em nossa sociedade, medicina e
pesquisa. Junte-se a nós nesta jornada para descobrir o intrigante mundo da física nuclear e tecnologia
atômica!
 Saiba mais
Nesta aula vimos o LHC e o Sirius , um acelerador de prótons e de elétrons, respectivamente. Acesse para
conhecer um pouco mais esses grandiosos experimentos/maquinaria.
INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
A radiação eletromagnética é uma forma de energia que se propaga pelo espaço por meio de ondas
eletromagnéticas, como luz, micro-ondas, raios X e radiações infravermelhas. Ela desempenha um papel
fundamental em diversas áreas da ciência e da tecnologia. Entre suas muitas aplicações, destaca-se a
medicina, área em que os raios X são usados para diagnóstico por imagem. Além disso, a radiação
eletromagnética é amplamente utilizada em telecomunicações, transmissões de TV, rádio e internet, bem
como em dispositivos eletrônicos, como lasers e sensores.
Por outro lado, as radiações corpusculares, formadas por partículas subatômicas, também encontram amplas
aplicações em diversos campos. Elas são essenciais para tratamentos médicos, como a radioterapia, e
desempenham um papel crucial em pesquisas avançadas em física de partículas e na geração de energia
nuclear. A interaçãoentre radiação eletromagnética e radiações corpusculares é uma base sólida para
inovações tecnológicas que moldam nossa sociedade.
Vamos começar?
Aula 4
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Olá, estudante! A radiação eletromagnética é uma forma de energia que se propaga pelo espaço por
meio de ondas eletromagnéticas, como luz, micro-ondas, raios X e radiações infravermelhas. 
https://home.cern/science/accelerators/large-hadron-collider
https://lnls.cnpem.br/sirius/
ENTENDENDO A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Radiação eletromagnética
Para falarmos de radiação eletromagnética é necessário entendermos inicialmente o conceito de onda
eletromagnética. Uma onda eletromagnética é composta por campos elétricos e magnéticos oscilantes
perpendicularmente entre si, conforme mostrado na Figura 1.
Figura 1 | Onda eletromagnética
Fonte: Wikimedia Commons.
Outra importante característica é que as ondas eletromagnéticas não precisam de meio material para se
propagarem, ou seja, podem se propagar no vácuo.
Muitos elementos são importantes na caracterização de uma onda, porém abordaremos somente quatro
elementos: a frequência (representada por f ou por ívelocidade de propagação da onda (c) e a energia (E)
associada à onda. A seguir, a de�nição sucinta de desses elementos:
Comprimento de onda (λ): o comprimento de onda é a distância entre dois pontos correspondentes em uma
onda eletromagnética. É geralmente representado pela letra grega lambda (λ) e é medida em metros (m) ou
unidades menores, como nanômetros (nm) ou micrômetros (µm).
Velocidade de propagação (c): a velocidade da luz no vácuo, frequentemente denotada como "c", é uma
constante física que representa a velocidade máxima com que as ondas eletromagnéticas podem se propagar
no espaço vazio. Seu valor aproximado é de 299.792.458 metros por segundo (m/s).
Frequência (f): a frequência é o número de ciclos da onda que ocorrem por unidade de tempo. É medida em
hertz (Hz), que representa ciclos por segundo. A relação entre frequência e comprimento de onda é dada pela
fórmula: f = c / λ.
A energia (E) de uma onda eletromagnética é a quantidade de energia transportada pela onda à medida que
ela se propaga pelo espaço.
As ondas eletromagnéticas têm uma ampla gama de comprimentos de onda, que vai desde ondas de rádio
até raios gama. O espectro eletromagnético abrange todas essas faixas, incluindo micro-ondas, infravermelho,
luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama, conforme apresentado na Figura 2.
Figura 2 | Espectro eletromagnético
Fonte: Wikimedia Commons. 
A radiação eletromagnética na forma de raios X e raios gama é uma forma de energia altamente energética
que faz parte do espectro eletromagnético, sendo chamada de radiação eletromagnética ionizante. Ambas as
formas de radiação eletromagnética, raios X e raios gama, são valiosas em várias áreas da ciência e tecnologia
devido à sua capacidade de penetrar na matéria e fornecer informações detalhadas acerca da estrutura e da
composição de objetos, bem como a capacidade de estudar fenômenos de alta energia. No entanto, devido à
sua alta energia, também apresentam riscos signi�cativos à saúde e à segurança.
Aplicabilidade da radiação eletromagnética e da radiação corpuscular
A radiação eletromagnética é usada em comunicações sem �o, como rádio, televisão e telefonia celular, e na
pesquisa cientí�ca, em que telescópios e espectroscopia de luz visível e infravermelha ajudam a entender o
universo.
Já a radiação corpuscular é composta por partículas subatômicas carregadas, como elétrons, prótons e
nêutrons. Ela tem diversas aplicações em áreas como física de partículas, medicina e indústria. Por exemplo,
na medicina, a terapia de feixe de prótons é usada para tratar tumores com alta precisão, minimizando danos
aos tecidos saudáveis. Em física de partículas, aceleradores de partículas como o Grande Colisor de Hádrons
(LHC) são usados para estudar a estrutura fundamental do universo. A radiação corpuscular também é usada
em técnicas de datação por carbono-14 na arqueologia e geologia.
ENERGIA, RADIAÇÃO E APLICAÇÕES
Quando a radiação (corpuscular ou eletromagnética) interage com a matéria, ela transfere parte de sua
energia para essa matéria. Esse processo pode resultar em diversas consequências, dependendo do tipo de
radiação e do material envolvido. A radiação, ao atravessar um meio material, pode ocorrer a absorção da
energia por matéria, difusão, dispersão ou atenuação da radiação. Porém, na ausência de matéria ou de
campos, a radiação apenas sofre atenuação. Isso signi�ca que quando a radiação viaja pelo vácuo ou por
regiões nas quais não há matéria para interagir com ela, sua única redução de intensidade ocorre devido à
propagação no espaço vazio.
Ao falarmos da radiação, o conceito de energia é preponderante para determinarmos se a radiação será
ionizante (direta ou indiretamente). Essas interações das radiações com a matéria dependem de valores de
energia, por exemplo: uma energia de 30 elétron-volts (eV) é adequada para remover elétrons que estão
fracamente ligados a um átomo ou molécula.
Mas o que é o “eV”? E o keV? São unidades de energia comumente usadas quando se referimos à radiação. No
Sistema Internacional de Unidades, a unidade para energia é o joule (J), que pode ser entendido como a força
de 1 N aplicada sobre um corpo para movê-lo 1 m; já o elétron-volt (eV) é a energia ganha quando um elétron
se move em uma ddp de 1V. Então, qual seria a relação entre “eV” e o “J”?
1 eV = 1,6×10 J ≈ 4,4×10 kWh.
Na Figura 3 temos a relação entre o comprimento de onda e a energia. Essa análise é muito importante
quando falamos de radiação eletromagnética, uma vez que somente a partir de um determinado valor de
energia é que temos radiação eletromagnética ionizante.
Figura 3 | Espectro eletromagnético em função da energia e do comprimento de onda
Fonte: Silva (2015, [s. p.]).
A seguir, temos alguns exemplos dessas aplicações:
Radiogra�a e tomogra�a computadorizada: usam os raios X para diagnóstico por imagem.
Radioterapia: feixes de raios X ou feixes de elétrons de alta energia são direcionados para as áreas
afetadas do corpo para destruir células cancerígenas.
Comunicações: as ondas de rádio são fundamentais para a comunicação sem �o, incluindo rádio,
televisão, telefonia móvel e transmissão de dados via Wi-Fi.
Energia solar: painéis solares convertem a luz solar, uma forma de radiação eletromagnética, em
eletricidade.
Pesquisa em física de partículas: faz uso da radiação corpuscular. A aceleração de partículas em
aceleradores, como o LHC, permite estudar partículas subatômicas e as leis fundamentais da física.
Radioterapia de prótons: a terapia de prótons é uma forma avançada de radioterapia que utiliza
partículas carregadas (prótons) para tratar tumores com maior precisão, minimizando os danos aos
tecidos circundantes.
-19 -26
Datação por carbono-14: a radiação corpuscular é usada na datação por carbono-14 para determinar a
idade de materiais orgânicos, como fósseis e artefatos arqueológicos.
Detecção de radiação: dispositivos de detecção de radiação, como câmaras de ionização e contadores
Geiger-Muller, usam a interação de partículas carregadas com a matéria para detectar e medir radiações
ionizantes, o que é essencial em aplicações de segurança nuclear e pesquisa em física nuclear.
Indústria e controle de qualidade: a radiogra�a industrial utiliza partículas corpusculares, como
elétrons ou nêutrons, para inspecionar a qualidade de materiais e estruturas, detectando falhas ou
irregularidades ocultas.
RADIAÇÃO CORPUSCULAR E ELETROMAGNÉTICA: O RAIO X
Uma das maiores aplicabilidades da radiação corpuscular e eletromagnética é o raio X. Quando partículas
carregadas colidem com elétrons e íons do meio, desacelerando de forma abrupta, há a emissão de radiação
com um espectro contínuo de energia (vide Figura 4), percorrendo uma ampla faixa de valores energéticos.
Essa emissão de radiação é denominada raio X e ocorre por meio dofenômeno denominado Bremsstrahlung
(radiação de frenagem). Esse processo é frequentemente realizado em aceleradores nos quais um feixe de
partículas é direcionado para colidir com um alvo, comumente composto de tungstênio.
Figura 4 | Espectro contínuo e picos de raio X característico
Fonte: Wikimedia Commons.
Simultaneamente à produção de raios X contínuos, quando as partículas colidem com o alvo, elas têm o efeito
de deslocar elétrons internos dos átomos no alvo. Esses elétrons, que normalmente ocupam níveis de energia
mais baixos, são liberados e, como resposta, elétrons de níveis energéticos mais elevados descem para
preencher as lacunas deixadas pelos elétrons removidos. A diferença entre os níveis de energia inicial e �nal é
diretamente relacionada à energia dos raios X gerados. Portanto, raios X com energias bem de�nidas são
emitidos para cada material do alvo, sendo denominados raios X característicos. Na Figura 4, esses raios X são
representados pelos picos no espectro.
Existem outras técnicas e métodos para produzir raios X, dependendo das necessidades especí�cas e das
aplicações, por exemplo, os raios x de síncrotron, raios x por dispositivos radioativos e tubos de raio X
(Vide Figura 5).
Figura 5 | Tubo de raio X (as partículas atingem o alvo e emitem a radiação eletromagnética ionizante, o raio X)
Fonte: Wikimedia Commons.
Situação-problema: em um laboratório de pesquisa cientí�ca, um grupo de cientistas está conduzindo
experimentos relacionados à radiação. Eles estão explorando a interação da radiação com a matéria e as
aplicações resultantes.
Considere as seguintes situações:
Experimento de ressonância magnética (RM): um pesquisador utiliza um aparelho de RM para obter
imagens detalhadas do cérebro humano. O aparelho usa radiação eletromagnética para criar imagens que
revelam a estrutura e a função do cérebro com alta resolução espacial e de contraste.
Terapia com raios alfa: outro cientista está investigando a terapia de câncer usando partículas alfa, que são
partículas corpusculares. Essas partículas carregadas são direcionadas para células cancerígenas para destruí-
las seletivamente, minimizando os danos aos tecidos saudáveis circundantes.
Considere as seguintes a�rmativas:
I. Ambos os experimentos envolvem a interação da radiação com a matéria.
II. O experimento de RM usa radiação corpuscular.
III. A terapia com raios alfa utiliza radiação eletromagnética.
IV. IV. A terapia com raios alfa é usada para diagnóstico médico.
Identi�que as a�rmativas corretas com base nas situações apresentadas.
Solução:
A�rmativa I: esta a�rmativa é verdadeira, pois tanto o experimento de ressonância magnética (RM) quanto a
terapia com raios alfa envolvem a interação da radiação (seja eletromagnética ou corpuscular) com a matéria
(tecidos biológicos ou células cancerígenas).
A�rmativa II: esta a�rmativa é incorreta. O experimento de RM utiliza radiação eletromagnética, em
particular, campos magnéticos e ondas de rádio para criar imagens detalhadas do cérebro. Não envolve
radiação corpuscular.
A�rmativa III: esta a�rmativa é incorreta. A terapia com raios alfa utiliza partículas alfa, que são partículas
corpusculares carregadas, não radiação eletromagnética.
A�rmativa IV: esta a�rmativa é incorreta. A terapia com raios alfa é usada para tratamento de câncer, não
para diagnóstico médico. O diagnóstico médico é mais comumente realizado com técnicas de imagem, como a
ressonância magnética (RM) mencionada.
VIDEO RESUMO
Olá, estudante!
Se você já explorou os fascinantes mundos da radiação eletromagnética e das partículas subatômicas, este
vídeo é para você. Revisite esses conceitos empolgantes que desempenham papéis cruciais em nossa vida
cotidiana e na física de partículas. Descubra como a radiação eletromagnética molda nossa tecnologia
moderna e como as partículas subatômicas revelam os segredos do universo. Aprofunde seu conhecimento e
reforce sua compreensão enquanto recapitulamos esses temas emocionantes.
 Saiba mais
Acesse o artigo sobre: protonterapia, que atualmente é o tratamento para o câncer com melhor
resultado e menor invasão.
COMPETÊNCIA DESENVOLVIDA NA UNIDADE – JORNADA PELO MUNDO DA RADIAÇÃO: DA
HISTÓRIA À RADIOATIVIDADE
Olá, estudante! Bem-vindo a uma jornada fascinante pelo mundo da radiação, na qual exploraremos desde a
história intrigante da descoberta da radioatividade até as aplicações modernas desses fenômenos em nossa
vida cotidiana.
Para compreendermos melhor os mistérios da radioatividade, começamos explorando a história por trás
dessa descoberta. Cientistas visionários desvendaram os segredos da radioatividade ao longo do tempo,
pavimentando o caminho para uma compreensão mais profunda dos átomos e núcleos atômicos.
Aula 5
REVISÃO DA UNIDADE
https://www.lip.pt/outreach/lipnews/pdfs/issue17_pt.pdf
A história da radiação é repleta de curiosidades e descobertas notáveis. Ela começou no �nal do século XIX,
quando cientistas como Henri Becquerel e Marie Curie observaram que certos elementos emitiam radiações
misteriosas. Isso levou à descoberta da radioatividade, um fenômeno em que os átomos instáveis liberam
energia na forma de partículas ou radiação eletromagnética.
À medida que avançamos em nossa exploração, você conheceu os principais modelos atômicos propostos ao
longo da história. Iniciando pelos gregos até o modelo de Bohr, que introduziu órbitas quantizadas para os
elétrons ao redor do núcleo, essas teorias ajudaram a explicar a estrutura atômica e como os elétrons se
organizam dentro dos átomos.
Mergulhando mais fundo no mundo da radioatividade, exploramos os diferentes tipos de radiação. Há as
partículas alfa, que são núcleos de hélio compostos por dois prótons e dois nêutrons. Essas partículas são
relativamente grandes e carregam uma carga positiva, o que as torna menos penetrantes em comparação
com outras formas de radiação. Em seguida, temos as partículas beta, que podem ser elétrons (beta negativo)
ou pósitrons (beta positivo). Elas são menores e mais penetrantes do que as partículas alfa.
A radiação gama é uma forma de radiação eletromagnética de alta energia, semelhante aos raios-X, mas mais
potente. Ela é altamente penetrante e pode atravessar materiais densos. Por �m, a radiação X, que é
amplamente conhecida por seu uso em exames médicos e radiogra�a, é gerada em máquinas especí�cas e
também é uma forma de radiação eletromagnética.
Além disso, é essencial entender a diferença entre radiação natural e arti�cial. A radiação natural ocorre
espontaneamente na natureza, vindo de fontes como minerais radioativos e até mesmo do próprio espaço
sideral. Por outro lado, a radiação arti�cial é produzida pelo homem, seja para �ns cientí�cos, médicos ou
industriais.
Um dos aspectos mais notáveis da radioatividade é sua aplicação na geração de energia. A �ssão nuclear, um
processo em que núcleos atômicos pesados se dividem em núcleos menores, liberando uma quantidade
signi�cativa de energia, é a base das usinas nucleares. Durante a �ssão, também ocorre a emissão de
nêutrons, que podem ser capturados por outros núcleos, desencadeando reações em cadeia e liberando mais
energia.
A produção arti�cial de radionuclídeos é outra área importante. Utilizando aceleradores de partículas como
LINACs e ciclotrons, cientistas podem criar elementos radioativos em laboratórios. Esses radionuclídeos têm
uma variedade de aplicações, desde a pesquisa cientí�ca até o tratamento médico, como a radioterapia para o
câncer.
Finalmente, examinamos as diversas aplicações das radiações em nossa vida cotidiana. A medicina utiliza
radiações em exames de imagem por raios X, tomogra�as e tratamentos de radioterapia. A datação por
carbono-14 desempenha um papel crucial na arqueologia, permitindo a determinação da idade de objetos
antigos. A indústria faz uso de técnicas de radiogra�a para inspecionar materiais e soldas.
REVISÃO DA UNIDADE
Embarque em uma emocionante exploração pelo mundo da radiação!Neste resumo da unidade,
revisitaremos marcos da descoberta da radioatividade, exploraremos modelos atômicos cruciais e
mergulharemos nos diferentes tipos de radiação. Compreenderemos como a radiação natural e arti�cial
moldam nosso mundo e sua in�uência em áreas como a medicina e a indústria. Além disso, abordaremos a
geração de energia por meio da �ssão nuclear e a produção de radionuclídeos em laboratórios avançados.
Por �m, descubra as inúmeras aplicações das radiações em nossa vida cotidiana. Esta é uma síntese
empolgante de nossa jornada pelo fascinante universo da radiação.
ESTUDO DE CASO
Imagine-se como um jovem técnico nuclear recém-contratado por um laboratório de pesquisa líder e
referência na área de física nuclear. Sua entrada no mundo da física nuclear traz consigo responsabilidades
empolgantes e ao mesmo tempo desa�adoras, nas quais você será o protagonista de destaque.
No coração do laboratório, seu trabalho envolve cálculos para con�rmação do tipo de radiação emitida por
um determinado decaimento, estimativas de tempo para determinado material radioativo seja reduzida a
uma determinada fração, energia associada a emissão de radiação gama, além dos procedimentos técnicos de
rotina do laboratório.
O físico responsável pelo laboratório pediu que você solucionasse um conjunto de três dados inerentes à sua
responsabilidade como técnico do laboratório. Sua primeira missão é analisar esse conjunto de informações,
equações e outros recebidos e calcular o solicitado, permitindo posteriormente a tomada de decisão em
função dos seus resultados.
No primeiro conjunto de dados, há evidências de emissão de partícula radioativa, cuja parte da equação
de decaimento está representada como:
Seu objetivo é determinar qual é essa partícula x emitida.
No segundo conjunto de dados, temos a emissão de uma partícula beta, mas não se sabe qual o
elemento químico que emitiu essa partícula. Veja a equação de decaimento:
Nesse caso você deve identi�car o elemento químico emissor dessa radiação corpuscular beta.
Por �m, você tem dados de um terceiro experimento que envolve a emissão de fótons gama. O isótopo
desconhecido emite fótons gama com uma frequência de 2.28 x 10 Hz.
241
95
Am →
237
93
Np+X
A
Z
Y →
14
7
N + e
−
+ v
19
Para resolução desse conjunto de dados é importante que você tenha estudado os tópicos que tratam de
radiação corpuscular e radiação eletromagnética ionizante. Foram disponibilizados elementos que podem
ajudá-lo a resolver o conjunto de dados, como espectro eletromagnético e uma tabela periódica.
 Re�ita
Olá, estudante! Você resolverá uma situação-problema que envolve o conceito de energia e, para tanto,
vamos nos aprofundar um pouco mais no tema.
A energia das ondas eletromagnéticas é a forma de energia associada à oscilação dos campos elétricos e
magnéticos que compõem essas ondas. É a energia transportada pela propagação das ondas
eletromagnéticas através do espaço. Essa energia varia de acordo com a frequência da onda, e
frequências mais altas correspondem a quantidades maiores de energia. É essencial para diversas
aplicações tecnológicas, como comunicações sem �o, diagnósticos médicos por raios-X e ressonância
magnética, entre outras.
Essa energia emitida pode ser expressa usando a equação de Planck-Einstein, que relaciona a energia
dos fótons (como os fótons gama) à sua frequência:
A equação de Planck-Einstein é dada por:
E = h . f
onde:
E é a energia do fóton em joules (J).
h é a constante de Planck, que é aproximadamente 6,626 x 10 joules por segundo (J·s).
f é a frequência do fóton em hertz (Hz).
RESOLUÇÃO DO ESTUDO DE CASO
Vamos resolver as alternativas utilizando cálculos matemáticos e considerando as leis da radioatividade.
Letra a: Determinar a partícula "x" emitida no decaimento:
Primeiro, observe que a soma dos números de massa (A) e dos números atômicos (Z) deve ser igual nos dois
lados da equação, de acordo com a lei da conservação de números de massa e de números atômicos.
No lado esquerdo, temos A = 241 e Z = 95. No lado direito, A = 237 e Z = 93. A diferença na massa é de 4
unidades (241 - 237).
Vamos veri�car a conservação da carga elétrica (número atômico, Z). Como Z diminuiu de 95 para 93, isso
signi�ca que houve uma emissão de uma partícula com carga positiva (pois a carga elétrica diminuiu).
-34
241
95
Am →
237
93
Np+X
Portanto, a partícula "x" emitida deve ser um núcleo de hélio, que consiste em partícula alfa (2 prótons e 2
nêutrons) e é carregado positivamente. 
Uma outra forma de resolução seria lembrar que no decaimento alfa, a partícula alfa essa partícula consiste
em dois prótons e dois nêutrons. Portanto, o elemento resultante após o decaimento alfa terá dois prótons a
menos e dois nêutrons a menos em relação ao elemento original. Isso signi�ca que a nova partícula formada
terá uma diferença de duas unidades a menos em seu número atômico (Z) e quatro unidades a menos em sua
massa atômica (A). O elemento químico resultante desse decaimento estará duas unidades antes na tabela
periódica.
Letra b: determinar o elemento químico emissor da partícula beta.
Neste decaimento, a partícula emitida é o elétron e também é mencionada a emissão de um antineutrino.
Vamos reescrever a fórmula do decaimento:
Portanto, para determinar o elemento "Y" que emite essa partícula beta, precisamos considerar a conservação
do número atômico (Z) e do número de massa (A).
Da conservação da massa temos A = 14 + 0, ou seja, A = 14.
Pela conservação do número atômico temos que Z = 7 -1 = 6. Portanto, olhando na tabela periódica, o
elemento com Z = 6 é o carbono. Logo, o elemento é .
Outra forma de resolução seria lembrar que ao emitir uma partícula beta, o número de prótons aumenta
em uma unidade, o que faz com que o elemento químico resultante esteja uma unidade depois na tabela
periódica. Basta, então, fazer o raciocínio ao contrário, ou seja, olhar quem está uma unidade antes na tabela.
Letra c: Calcular a energia associada à emissão de radiação gama:
Para calcular a energia associada à emissão de radiação gama, podemos usar a equação que relaciona a
energia (E) com a frequência (f) da radiação eletromagnética:
E = h * f
No problema, a frequência da radiação gama é dada como 2.28 x 10^19 Hz.
Agora, podemos calcular a energia:
E = (6.626 x 10 J·s) * (2.28 x 10 Hz)
E ≈ 1.51 x 10 joules.
RESUMO VISUAL
A
Z
Y →
14
7
N + e
−
+ v
-34 19
-14
Fonte: elaborado pelo autor.
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Imagem de capa: Storyset e ShutterStock.
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PERKINS, D. H. Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press, 2009.
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INTRODUÇÃO
Olá, estudante!
A radiação ionizante pode ser proveniente de um fenômeno natural ou produzida arti�cialmente, com energia
su�ciente para ionizar átomos e destruir moléculas de DNA.
Durante nosso estudo, serão abordados conceitos importantes, como energia de ionização, fontes de
radiação e interação da radiação com a matéria. Além disso, serão vistos os três principais tipos de radiação
ionizante, com a compreensão de suas características e efeitos.
A importância de dominar esse tema é notável em diversas áreas pro�ssionais. Como tecnólogo, por