Tema 9a - Interação radiadição-materia

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TEMA 9a 
INTERAÇÃO RADIAÇÃO 
MATERIA 
 
 
 
1. Interação partícula a com matéria 
2. Interação partícula b com matéria 
3. Interação fótons e partícula g com 
matéria 
4. Comparação 
5. Proteção radiológica 
 
 1.Interação partícula a /matéria 
Interação partículas alpha (ou prótons)/matéria: 
• Partículas a baixa energia  As partículas alpha 
(positivamente carregadas) exercem forças 
eletromagnéticas sobre os elétrons atômicos da 
matéria  Tem capacidade de ionizar (e- secundário) 
ou excitar átomos ou moléculas. 
• Partículas a alta energia  Além de ionizar (e- 
secundário) e excitar átomos podem também chocar 
com os núcleos atómicos (pouco provável) da 
matéria sofrendo dispersões muito grandes. 
Partículas alpha ou prótons  Muito mais pesadas do que 
os elétrons da matéria: 
• Perdem pouca energia em cada interação. 
• Percorrem um caminho retilíneo, perdendo energia aos 
poucos, mas continuamente. 
• Percorrem um caminho curto porque sofrem muitas 
interações e portanto perdem rapidamente sua energia. 
• Com pouca probabilidade (a matéria é quase vácua), 
as partículas alpha podem sofrer uma dispersão alta 
devido a choques elásticos com os núcleos da matéria. 
 2.Interação partícula b /matéria 
• Interação partículas beta- (elétrons) / matéria: Ao passar perto do núcleo ou de 
elétrons atómicos, a partícula beta- pode se desviar perdendo energia cinética  
Desaceleração (Bremsstrahlung)  Emissão de raios X (maiormente em 
materiais com número atómico Z elevado)  Processo repetitivo até o elétron 
ficar sem energia cinética, tornando-se um elétron livre. 
 
• Interação partículas beta+ (pósitrons) / matéria: Igualmente, a partícula beta+ 
pode sofrer dispersões até perder sua energia cinética  Nesse momento se 
aniquila com um elétron atómico liberando dois raios gama (fótons) de alta 
energia (0.5 MeV). 
 
• A altas energias, ambas podem ionizar ou excitar (igual do que as partículas a) 
 Geração de elétrons secundários. 
Partículas beta  Partículas leves (2000 vezes menor do que o próton): 
• Podem perder uma grande fração da sua energia em uma única interação com 
um elétron atómico da matéria 
• Por serem leves percorrem caminhos errático sofrendo grandes dispersões 
• Percorrem um caminho umas 10 vezes maior do que as partículas alpha 
 3.1 Interação partícula g/matéria 
Interação fótons / matéria a alta energia (Ex: 
partícula g): 
• Efeito fotoelétrico: Um fóton com energia 
Eg = hn é totalmente absorvido por um elétron 
ligado que escapa do átomo com energia 
cinética Ec (Luz  Corrente elétrica). 
• Efeito Compton: Um fóton com energia 
Eg = hn é dispersado ao interagir com um 
elétron ligado (diminuindo portanto sua energia 
E’g = hn’) podendo ejetar ele do átomo. 
• Produção de pares (se Eg = hn >> 2mc²): No 
campo do núcleo atómico, o fóton pode se 
converter em um elétron e um pósitron. 
• Fotodesintegração: O fóton pode ser 
absorbido pelo núcleo ejetando um nêutron ou 
um próton (para ejetar um p+ o fóton deve ter 
mais energia para que o p+ supere a atração 
eletromagnética atómica) . 
206 205
82 80Pb Pb n  
 3.2 Interação fótons/matéria 
Interação fótons / matéria a baixa energia (Radiação NÃO IONIZANTE): 
• Dispersão de Mie: Caso geral de mecânica clássica, resultado de aplicar as 
equações de Maxwell para o eletromagnetismo 
• Dispersão de Rayleigh (dispersão de Mie quando l >> r, raio do átomo/molécula): 
A onda eletromagnética (fóton) incide sobre o átomo/molécula fazendo ele vibrar 
com a mesma frequência. A seguir o átomo/molécula radia a mesma onda 
incidente quase no mesmo ângulo de incidência  O fóton quase não perdem 
energia (choque quase elástico) 
• Dispersão de Thompson: Equivale ao efeito Compton a baixa energia (desde que 
hn << 2mc²)  A energia cinética da partícula e a frequência do fóton incidente 
são as mesmas antes e depois. 
 
 3.3 Interação fótons/matéria 
Tamaño de la partícula
inferior a una décima parte
de la longitud de onda de la
radiación incidente
Tamaño de la partícula
aproximadamente igual
a una cuarta parte de la
longitud de onda de la
radiación incidente
Tamaño de la partícula
mayor que la longitud de
onda de la radiación
incidente
(b) DISPERSIÓN MIE
DIFUSA
DIFUSA
(a) DISPERSIÓN RAYLEIGH
DIFUSA
 4.Comparação 
• Partículas alpha  Interagem muito  
Caminho curto  Podem ser barradas por uma 
simples folha de papel 
• Partículas beta  Tem que ser barrados por 
materiais com Z baixo: 
• (a) para evitar raios X 
• (b) porque os elétrons estão fracamente 
ligados, participando efetivamente na 
absorção de energia 
• Partículas gama  São eletricamente neutras. 
Portanto, podem viajar longas distâncias sem 
interagir. Quando os fótons interagem, podem 
ser absorbidos por elétrons e desaparecer ou 
podem ser dispersados mudando sua direção, 
perdendo aos poucos sua energia. Os raios 
gama podem ser barrados materiais muito 
densos (Molibdênio ou chumbo, que es 30 
vezes mais barato) porque esses materiais 
possuem uma nuvem grande de elétrons para 
absorber esses raios gama. 
 5.Proteção radiológica 
Implementos de uso médico para a proteção radiológica: 
• Lentes com chumbo 
• Luvas com chumbo 
• Avental com chumbo 
• Protetores no pescoço 
Três são as regras fundamentais: 
1. Distância: Fundamental afastar-se da fonte porque a intensidade 
depende diminui com o quadrado da distância 
2. Blindagem : Para isolar a fonte do usuário  Paredes de concreto, 
camadas de chumbo ou acero e vidros enriquecidos com chumbo 
3. Tempo: Para diminuir o tempo de exposição com a radiação