Física das Radiações Ionizantes

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Biofísica
FÍSICA DAS RADIAÇÕES IONIZANTES
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Fonte: www.biolum.org
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Radioatividade
Henri Becquerel, em 1º de março de 1896, descobre que sais de urânio emitem radiação espontaneamente.
Marie Curie, em 1898, descobre e isola dois novos elementos: o polônio e o rádio.
Nesta época Marie Curie apresenta pela primeira vez o termo radioatividade para expressar este fenômeno até então pesquisado.
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O elétron-volt é uma unidade de energia comumente usada em física atômica.
Um elétron-volt é a energia adquirida por uma elétron ao atravessar no vácuo uma diferença de potencial de um volt. Assim temos:
 1 eV = (1,6.10-19 C).(1 V) = 1,6.10-19 J
 1MeV = 106 eV
Elétron-Volt
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Radiação alfa ou partícula alfa
Radiação beta ou partícula beta
Radiação gama ou raios gama
Raios X
Tipos de Radiação
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É formada por núcleos de hélio (2p + 2n)
É uma radiação ionizante de baixa penetração.
É produzida pelo decaimento radioativo de elementos químicos, que possuem número atômico acima de 82, como urânio e o rádio.
Interação com a matéria: ionização ou excitação.
Radiação Alfa
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Radiação com maior transferência linear de energia (LET) → Quantidade de energia transferida ao meio pela partícula incidente, por unidade de comprimento. Geralmente o LET é expresso em keV/m.
Final da partícula alfa.
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Decaimento Alfa
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É composta por elétrons ou pósitrons de alta energia e são emitidos por núcleos atômicos como o do potássio 40.
Possui um poder de penetração maior que das partículas alfa.
A produção de partículas beta é chamada decaimento beta.
Interação com a matéria: ionização e excitação.
Final das partículas beta negativas e beta positivas.
Radiação Beta
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Decaimento -
Decaimento +
Anti-neutrino
Neutrino
Transmutação de elementos químicos
Decaimento Beta
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É uma radiação eletromagnética de alta energia.
É emitida de núcleos instáveis, que mesmo após a eliminação de partícula ou grupo de partículas ainda apresentam um excesso de energia.
Radiação gama forma a parte mais energética do espectro eletromagnético.
Interação com a matéria: efeito fotoelétrico, efeito compton e produção de par.
Radiação Gama
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1) Inicialmente Co decai a uma forma excitada de Ni por decaimento beta:
2) A forma excitada do Ni emite radiação gama:
Produção de Radiação Gama
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	É a energia média cedida pela radiação ionizante à matéria por unidade de massa dessa matéria.
	Unidades: 	Rad
			Gray
				1rad = 0,01J/Kg
				1 Gray = 1 J/kg
Dose Absorvida
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	É uma grandeza especial usada em proteção radiológica, é calculada multiplicando-se a dose absorvida por um fator numérico adimensional.
	Fator = 20, para partículas alfa;
	Fator = 10, para radiação beta;
	Fator = 1 para raios X, gama e elétron.
 	Unidade Sievert (Sv) = 1 Gray . (Fator)
Dose Equivalente
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Dose Equivalente Efetiva
Grandeza que relaciona o dano biológico com as doses de radiação chama-se de dose equivalente efetiva.
É calculada multiplicando-se a dose equivalente por um fator de ponderação para órgão ou tecido.
Fatores de ponderação: gônadas – 0,20
					cólon – 0,12
					Pulmão – 0,12
					mamas – 0,05
					fígado – 0,05
					tireóide – 0,05	
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Datação por Carbono 14
A maior parte do carbono presente na Terra é composta de uma mistura de dois isótopos estáveis: 98,9% de carbono-12 e 1,1% de carbono-13.
- Contudo, amostras naturais de carbono sempre contêm traços de um terceiro isótopo, o carbono-14 um isótopo radioativo.
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Datação por Carbono 14
os átomos de carbono 14 combinam-se com oxigênio para formar dióxido de carbono, que as plantas absorvem naturalmente e incorporam a suas fibras por meio da fotossíntese.
- A relação de carbono normal carbono 12 pela de carbono 14 no ar e em todos os seres vivos mantém-se constante durante quase todo o tempo.
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Datação por Carbono 14
Os átomos de carbono 14 estão sempre decaindo, mas são substituídos por novos átomos de carbono 14, sempre em uma taxa constante.
 Nesse momento, seu corpo tem certa porcentagem de átomos de carbono 14 nele, e todas as plantas e animais vivos têm a mesma porcentagem que qualquer ser humano.
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Datação por Carbono 14
A relação de carbono 12 por carbono 14 no momento da morte é a mesma que nos outros organismos vivos, mas o carbono 14 continua a decair e não é mais reposto. 
Numa amostra a meia-vida do carbono 14 é de 5.700 anos, enquanto a quantidade de carbono 12, por outro lado, permanece constante.
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Datação por Carbono 14
t = [ln (Nf/No) / (-0,693) ] x t1/2
em que:
In é o logaritmo neperiano.
 Nf/No é a porcentagem de carbono 14 na amostra comparada com a quantidade em tecidos vivos. 
 t1/2 é a meia-vida do carbono 14 (5.700 anos)
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Datação por Carbono 14
Por isso, se tivesse-mos um fóssil com 10% de carbono 14 em comparação com uma amostra viva, o fóssil teria:
t = [ln (0,10)/(-0,693)] x 5.700 anos
t = [(-2,303)/(-0,693)] x 5.700 anos
t = [3,323] x 5.700 anos
t = 18.940 anos de idade
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OKUNO, E., CALDAS, I. L., CHOW, C. Física para ciências biológicas e biomédicas. Editora Harbra, 1986.
GARCIA, E. A. C. Biofísica. Editora Savier, 2000.
http://www.scienceofspectroscopy.info/
Referências
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