Aula_1_-_Radiacao_Ionizante_-_Fundamentos

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Radiação Ionizante Fundamentos 
Prof. Dra. Viviane Scheibel de Almeida
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Raios X
Isto ocorreu quando Röntgen estudava o fenômeno da luminescência produzida por raios catódicos num tubo de Crookes. Este dispositivo, foi envolvido por uma caixa de papelão negro e guardado numa câmara escura. Próximo à caixa, havia um pedaço de papel recoberto de platinocianeto de bário.
Conrad Röntgen percebeu que, quando fornecia corrente elétrica aos elétrons do tubo, este, emitia uma radiação que velava a chapa fotográfica, intrigado, resolveu intercalar entre o dispositivo e o papel fotográfico, corpos opacos à luz visível. Desta forma obteve provas de que vários materiais opacos à luz diminuíam, mas não eliminavam a emissão desta estranha irradiação induzida pelo raio de luz invisível, então desconhecido.
Foi Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) quem descobriu e batizou os Raios X, além de fazer a primeira radiografia da história. 
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Isto indicava que a energia atravessava facilmente os objetos, e se comportava como a luz visível. Após exaustivas experiências com objetos inanimados, Röntgen resolveu pedir para sua esposa por a mão entre o dispositivo e o papel fotográfico.
A foto revelou a estrutura óssea interna da mão humana, com todas as suas formações ósseas, foi a primeira chapa de raios X, nome dado pelo cientista à sua descoberta em 8 de novembro de 1895. 
Depois de um tempo com a descoberta do raio X, Wilhelm descobriu que sem proteção, a exposição causava vermelhidão da pele, ulcerações e empolamento. Em casos mais graves de exposição poderia causar sérias lesões cancerígenas, morte das células e leucemia, o que fez ele morrer.
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Fonte: www.inca.gov.br
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Fonte: www.inca.gov.br
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Fonte: www.inca.gov.br
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Fonte: www.inca.gov.br
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Estrutura do Átomo
		A notação utilizada para a identificação de um elemento químico é do tipo
	onde A é o número de massa e Z o número atômico. O número de nêutrons é obtido de N = A - Z.
	
	Exemplo: 		 			
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Radiação Ionizante
Energia e partículas emitidas de núcleos instáveis são capazes de causar ionização.
Por que alguns isótopos são radioativos e outros não?
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Quando um núcleo instável emite partículas, as partículas são, tipicamente, na forma de partículas alfa, partículas beta ou nêutrons.
No caso da emissão de energia, a emissão se faz por uma forma de onda eletromagnética muito semelhante aos raios X : os raios gama. 
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Tipos de Radiação 
		Dependendo da quantidade de energia, uma radiação pode ser descrita como não-ionizante ou ionizante. 
	
Radiações não-ionizantes 		baixa energia
 * Ondas eletromagnéticas, calor e ondas de rádio. 
Radiações ionizantes		 altos níveis de energia
	* Podem alterar o estado físico de um átomo e causar a perda de elétrons, tornando-os eletricamente carregados ("ionização“).   
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Partículas Alfa
	Quando um átomo emite uma partícula alfa, ele perde dois prótons. Deste modo, o átomo instável muda para um elemento diferente.
Exemplo:
	Amerício-241 (241Am) e polônio-210 (210Po) são exemplos de fontes de radiação alfa.
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Partículas Beta
	Essas partículas são elétrons (ou pósitrons) ejetados do núcleo atômico.
 Núcleo com excesso de nêutrons – emite elétrons (“beta menos”)‏
 Núcleo com excesso de prótons - emite pósitrons (“beta mais”)‏
Exemplo:
Em outras palavras,
* Estrôncio-90 (90Sr), tecnécio-99 (99Tc) e cálcio-45 (45Ca) são exemplos de fontes de radiação beta.
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Raios Gama
 Raios gama são fótons de alta energia emitidos pelo núcleo de alguns átomos, extremamente penetrantes.
	Raios gama são idênticos aos raios X usados pelos dentistas 	e médicos. A diferença está no fato de que os raios gama 	vêm do centro do átomo, e os raios X não.
 Geralmente os raios gama têm muito mais energia que os raios X
 Estão presentes naturalmente em todos os lugares, como no solo, alimentos, paredes...
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Interação da Radiação com a Matéria
Efeito fotoelétrico
		O efeito fotoelétrico é caracterizado pela transferência total da energia da radiação X ou gama (fóton que desaparece) a um único elétron orbital, que é expelido com uma energia cinética Ec bem definida,
Ec = hv- Be
	onde h é a constante de Plank, v é a freqüência da radiação e Be é a energia de ligação do elétron orbital.
	
	
		O efeito fotoelétrico é predominante para as baixas energias e para elementos químicos de elevado número atômico Z.
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	Efeito Compton
		No efeito Compton, o fóton é espalhado por um elétron de baixa energia de ligação, que recebe somente parte de sua energia, continuando sua sobrevivência dentro do material em outra direção.
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	Formação de pares
		Este efeito ocorre quando fótons de energia superior a 1,022 MeV passam perto de núcleos de número atômico elevado, interagindo com o forte campo elétrico nuclear. Nesta interação, a radiação desaparece e dá origem a um par elétron-pósitron (2 mc2=1,022 MeV), por meio da reação:
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Interação dos fótons com a matéria, segundo as faixas de energia.
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Decaimento Radioativo – Raios X
Excitação:
Após uma colisão com outras partículas ou com radiação eletromagnética, um ou mais elétrons "saltam" para camadas superiores.
Decaimento:
Os elétrons retornam, após um certo tempo, às camadas mais baixas, emitindo radiação eletromagnética com energia tanto maior quanto maior for a "distância" entre as camadas.
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UNIDADES DE RADIOATIVIDADE
Existem diversas unidades para expressar a radioatividade como:
 	Curie (C): quantifica a desintegração de 3,7 x 1010 átomos por segundo por uma grama de rádio; 
 	Rad : quantifica uma dose de radiação correspondente à absorção pelo organismo de uma energia de 100 Erg; 
	Gray (Gy): quantidade que provoca a absorção de 1 J por 1 Kg de tecido; 
	Sievert (Sv): 1 Sv é responsável pela formação de 1 Gy de partículas  ou 0,1 Gy de neutrons;
	Becquerel (Bq): quantifica uma desintegração por segundo.
 Em 1977 a Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) definiu como unidade padrão de atividade o Becquerel (Bq) 
(1 Bq = 1 s-1).
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Meia vida Física
É o tempo necessário para que um certo nuclídeo radioativo tenha o seu número de desintegrações por unidade de tempo reduzido à metade.
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Meia vida Biológica
Quando um elemento químico (radioativo ou não) é introduzido em um organismo vivo, sofre metabolização e excreção próprias. Chamamos de meia-vida biológica ao tempo necessário para que a metade deste elemento ingerido pelo organismo seja eliminado pelas vias normais.
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Meia vida Efetiva
A dose de radiação recebida por um órgão quando nele existe um material radioativo agregado depende da meia vida física e da meia vida biológica. 
A combinação de ambas nos dá a meia vida efetiva, que é o tempo em que a dose de radiação neste órgão fica reduzida á metade.