Radioatividade Aula UNEB

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Biofísica das Radiações Ionizantes
Radioatividade – Prof. Marcos Viana
Prof. Marcos Viana Bomfim
Depto Ciências da Vida
UNEB – Campus I – Salvador
E-mail: mvbomfim@uneb.br
mvbomfim@yahoo.com.br
Salvador-Bahia-Brasil
Radioatividade
Introdução
• Radioatividade - emissão espontânea (partículas,
energia)
• Núcleo atômico
• Partículas Alfa (), beta () e radiação gama ()
• Fenômenos secundários nos elétrons orbitais: Rx
• Radioisótopos ou Radionuclídeos
• Radioatividade: átomos naturais e preparados
artificialmente
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Radioatividade
Aspectos Gerais da Radioatividade
• Natureza dos Fenômenos Radioativos
• Excesso de matéria ou energia - ejetado
• TD - elementos tendem a estado mínimo de
energia
• 127I - 125I e 131I X Br - Br*
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Radioatividade
Radioatividade Natural e Artificial
• Átomos naturais e preparados;
• A produção de radioisótopos e a ciência;
• Forças Nucleares
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– Emissões de partículas ou energia: desintegração ??
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Estrutura e Representação dos Átomos
- Núcleo e órbitas
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Representação das Partículas Atômicas:
Compreensão dos fenômenos radioativos
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Classificação dos Átomos
- Isótopos - classificação periódica
Estáveis - não se modificam - não radioativos
Instáveis - emitem partículas, energia-Radionuclídeos
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Isômeros - diferem apenas no conteúdo de energia
Metaestável (m) - excesso de energia
Fundamental - após emissão da energia
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Emissões Radioativas de Interesse à Medicina Veterinária
Emissões Primárias: alfa, beta e gama
Emissão Alfa - núcleo do gás hélio - 2p e 2n / A e Z modificados
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Emissão Beta negativa - negatron (elétron) / Z modifica
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Emissão Beta positivo - pôsitron (anti-elétron)/ Z modifica
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Emissão Gama - energia eletromagnética após emissão alfa, beta
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Emissões Secundárias:
Captura de Elétron - órbita K ou L, M - gama e Rx orbital
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Transição Isomérica - rearranjo energético partículas- gama
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Captura Isomérica - gama isomérica - elétrons - Rx orbital
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Propriedades das Emissões Radioativas
- Alfa -
 Massa 4 e carga elétrica + 2
 Altamente ionizante
 Rastro espesso de íons positivos e negativos
 Mínima penetração - poucos cm de ar –
folha de papel!!!!!
 Perigoso - alimentos contaminados
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Propriedades das Emissões Radioativas
- Beta -
 Elétron - massa ínfima - carga negativa;
 Ionizam menos que alfa;
 Atravessam vários cm de ar e folha de
papel. Acrílico!!!!!!;
 + anti-elétron - existência 10-9 segundo;
 + + - = radiação gama
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Propriedades das Emissões Radioativas
- Gama -
Altamente penetrantes - paredes de chumbo
 Menos ionizantes das emissões primárias;
 Dificuldade de proteção
 Não possui carga elétrica
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Outros Tipos de Emissão:
 Nuclídeos - prótons, nêutrons, deuterons,
outras subpartículas;
 Neutrinos: acompanham emissão principal
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Elétron Volt (eV): Energia das Radiações
En. cinética final do elétron - ddp 1 Volt
1 eV = 1,6 x 10-19 J - Múltiplos - símbolo - valor
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Energia KeV e MeV em Biologia x Ligações químicas 2 a 10 eV
A energia máxima x proporção
Intensidade e quantidade de energia p/ dimensionar danos
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Desintegração Radioativa em Função do Tempo
 TD - radioatividade diminui com o tempo – decaimento
 t1/2 = 0,693 / l (t1/2 e l característica do radioisótopo)
 131I = 0, 083 dias-1 e t1/2 14C = 5600 anos
 Unidades da constante de decaimento e meia-vida
 Elementos em biologia devem ter meia-vida curta
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Atividade Radioativa:
=> Unidades de Medida (Ci e Bq)
 Medida de atividade - emissões por unidade de tempo
 Emissão, desintegração, pulso ou impulso.
 Curie (Ci) = 3,7 x 1010 dps = 2,2 x 1012 dpm = 1 g de 226Ra
 Unidades elevadas para Biologia - submúltiplos do Ci
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Atividade relacionada c/ a massa do emissor:
- Atividade Específica
Atividade Radioativa
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Ativ. Específica importante no uso de radioisótopos
Nova unidade oficializada no SI - Becquerel (1 Bq = 1 dps)
Exemplo: l 131I = 0, 083 dias-1 . Qual o % de decaimento/dia?
Atividade Radioativa
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Interações das Emissões com a Matéria
 Matéria - emissões – matéria
 Depende do tipo de energia, propriedades do absorvedor
 Matéria que absorve energia fica ionizada - desvio reações –
danos biológicos
Interação α – matéria:
 Não é apenas en. eletrostática +2;
 Tem energia cinética;
 Acomoda-se como átomo de Hélio;
Trajetória retilínea, traço espesso
nas auto-radiografias
Tipos de Interação
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Interação β - matéria:
Repulsão de elétrons
 β- repelem elétrons pela en.
cinética e carga negativa
 Négatrons perdem Ec 
Encaixam-se em órbitas
livres
 Trajetória cheia de desvios
choques com a matéria
Aniquilação
Tipos de Interação
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Interação γ – matéria
Efeito fotoelétrico
 Energia absorvida por elétron orbital que salta para fora: Orbital
fica ionizado;
 E.f. é mecanismo de medida de radiação e luz;
 Ocorre com emissões g de 1MeV;
 Preenchimento de orbitais inferiores - Rx característico;
 Preenchimento de orbitais superiores - emissão de luz
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Efeito Compton
 Energia de g é superior a 1 MeV (mais de 1 elétron salta);
 Excesso se distribui p/ outros elétrons;
 Formação de par iônico;
Ao passar próximo do núcleo = beta + beta - (cada c/ 0,51 MeV);
 Conserva o momentum;
 Inverso da aniquilação;
 Energia superior a 9 MeV = próton e anti-próton;
 Confirmação experimental da equação: E = m . c2
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Detecção e Registro da
Radioatividade
 Baseada nos efeitos da interação
emissão-matéria;
 Perceber existência de radiações
vital p/ o biólogo
Medições da radiações:
qualitativa e quantitativa;
Auto-radiografia
 Técnica muito útil em Biologia
 Pode ser macroscópica ou
microscópica;
 Duplicação do DNA e
Dosímetros de Exposição
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Detetores de Ionização
1.Tubo de Geiger-Müller
 Câmara evacuada c/ gases orgânicos que se ionizam;
 Cada ionização = par íons + e –
 Eletrodos polarizados;
 Click-click;
 Apropriados para g e Rx (com mica fina ou sem janela b-).
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Detetores de Ionização
2. Diodo Semicondutor
 Cristais de germânio ou silício + placa de lítio
 Podem ser implantados em órgãos e tecidos
 Apropriados para g e Rx (detectam b- e a)
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Detectores de Cintilação
1. Detector Sólido de Cintilação
Cristais de NaI contaminadoscom tálio e plásticos
Recebem radiação - luz - fotocélula - contador
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Detetor Líquido de Cintilação
 Substância radioativa em meio líquido;
 Contato c/ compostos orgânicos -captam radiação – luz
 Pode ter 2 cintiladores: Primário - UV e Secund. – luz;
 Alta eficiência;
 Mede partículas e radiações.
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Dúvidas???
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1- HENEINE, I. F., Biofísica Básica, São Paulo: Atheneu, 1995.
2- JESUS, G.F., Proteção Radiológica. Salvador: COPENE, 1990.
3- LEÃO, MOACIR DE A. C., Princípios de Biofísica, Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2ª ed., 1982.
4- MINISTÉRIO DA SAÚDE. Manual de Radioterapia. Rio de
Janeiro, 1970.
5- MURADÁS, A.S. et al. Biofísica Fundamental. Porto Alegre: KRM,
1995.
6- OKUNO, E. et al., Física para Ciências Biológicas e Biomédicas,
São Paulo: Harbra, 1992.
7- SPITZ, H.B. et al., Princípios de Radiologia do Tórax. São Paulo:
Atheneu, 1965.