Aula 08

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BIOFÍSICA
Aula 8 – Radiações Ionizantes
Prof. Carlos Sandro Carpenter
Tema da Apresentação
Aula 8: Radiações Ionizantes
BIOFÍSICA
Conteúdo Programático desta aula
1 – Radiações Ionizantes
É a radiação que possui energia suficiente para ionizar átomos e moléculas.
Tema da Apresentação
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BIOFÍSICA
Conteúdo Programático desta aula
2 – Ionização da Matéria
Tipos de Partículas;
 Raio x e Raios gama;
Eletromagnética e Nuclear;
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BIOFÍSICA
Conteúdo Programático desta aula
3 – Dosimetria
Determinar a taxa de exposição, ou seja, dose-rate da radiação considerada num ponto específico de um meio, seja ele vivo ou não;
Exposição e Absorção;
Fissão nuclear
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BIOFÍSICA
Conteúdo Programático desta aula
4 – Decaimento de um Material Radioativo
Prevê como o número nuclear não decaído de uma dada substância diminui com o passar do tempo;
M = M0 · 2-t/T 
Período de meia vida(T)
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BIOFÍSICA
Radioisótopos
Natural ou Sintético;
caracteriza-se por apresentar um núcleo atómico instável que emite energia quando se transforma num isótopo mais estável;
A energia libertada na transformação pode ser chamada de Partícula alfa , beta ou gama e detectada por um contador Geiger, com uma película fotográfica ou com uma câmara de ionização;
Aplicações na Medicina: cintilografia (tálio), datação de fósseis (carbono-14)
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Frequência e Comprimento de onda
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Radioisótopos
Partículas Alfa:
Partícula pesada;
Baixo poder de penetração;
Constituída de 2 prótons e 2 nêutrons;
Massa igual a 4 e prótons igual a 2;
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Radioisótopos
Partículas Alfa:
Terá seu numero de prótons diminuído em duas unidades e massa atômica em 4;
Tornar-se-á um outro elemento em função disto;
24195Am → 23793Np + 42He 2+
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BIOFÍSICA
Radioisótopos
Partículas Beta:
Aproximadamente, 7000 vezes mais leve que a partícula alfa;
 É mais rápida que a alfa;
 Maior poder de penetração e danificação que a alfa
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BIOFÍSICA
Radioisótopos
Partículas Beta:
Denominação dada ao elétron emitido pelo núcleo do átomo;
Possui uma carga negativa;
Perde energia rapidamente para o meio e baixo alcance (0,6 no alumínio);
Velocidade de 70000 a 300.000 km/s;
Tubo de televisão pode ser considerada uma fonte, a qual é absorvida pelo fósforo recobrindo dentro do tubo para criar luz.
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Radioisótopos
Partículas Gama:
Ondas eletromagnéticas;
Velocidade próxima a da luz;
É mais perigosa e ofensiva das três. Pode causar danos irreparáveis aos seres humanos;
Não possui carga;
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BIOFÍSICA
Radioisótopos
Partículas Gama:
Os raios gama constituem um tipo de radiação ionizante capaz de penetrar na matéria mais profundamente que a radiação alfa ou beta;
Devido à sua elevada energia, podem causar danos no núcleo das células, por isso usados para esterilizar equipamentos médicos e alimentos;
Estão geralmente associados com a energia nuclear e aos reatores nucleares;
Penetra alguns centímetros no concreto;
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Interação da Radiação com a Matéria
Radiação - Eletromagnética (raios X e g); Partículas carregadas (e-, a, d, etc); Nêutrons
Ionização: remoção completa de um ou mais elétrons de valência
Excitação: os elétrons são levados a níveis com energias mais altas
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Interação da Radiação com a Matéria
Classificação segundo a energia (MeV = Megaelétron-volts) 
lentos			0,03 eV < n < 100 eV
intermediários		100 eV < n < 10 eV
rápidos			10 keV < n < 10 keV
alta energia		n > 10 MeV
				ou
térmicos			n  0,025 eV
epitérmicos		1 eV <n < 100 keV
rápidos			 n > 100 keV
Interagem por colisão direta com o núcleo
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Raio X
 São emissões eletromagnéticas de natureza semelhante à luz visível. Seu comprimento de onda vai de 0,05 ângström (5 pm) até dezenas de angstrons (1 nm);
Quando acelerados os elétrons de alta energia são freados, e desta forma perdem energia;
São radiações eletromagnéticas que acompanham transições eletrônicas
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Raio X
Ao serem acelerados, os elétrons ganham energia e são direcionados contra um alvo; ao atingi-lo, são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração;
O resultado das colisões e da frenagem é a energia transferida dos elétrons para os átomos do elemento alvo. Este se aquece bruscamente, pois em torno de 99% da energia do feixe eletrônico é dissipada nele;
A detecção dos raios X pode ser feita de diversas maneiras, a principal é a impressão de chapas fotográficas que permite o uso medicinal e industrial através das radiografias;
Na medicina os raios X são utilizados nas análises das condições dos órgãos internos, pesquisas de fraturas, tratamento de tumores, câncer (ou cancro), doenças ósseas, etc;
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Fissão Nuclear 
É a quebra do núcleo de um átomo instável em dois átomos menores pelo bombardeamento de partículas como nêutrons;
 Raramente ocorre na natureza de forma espontânea, mas por bombardeamento, tornado o núcleo instável;
Formando dois pedações menores e de massa igual;
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Fissão Nuclear 
O processo de fissão é uma reação exotérmica onde há liberação violenta de energia, por isso pode ser comumente observado em usinas nucleares e/ou bombas atômicas;
A fissão é considerada uma forma de transmutação nuclear pois os fragmentos gerados não são do mesmo elemento do que o isótopo gerador;
O 235U, ao ser bombardeado com um nêutron, fissiona em dois pedaços menores, emitindo normalmente dois ou três nêutrons;
Se houver um grande número disponível de núcleos de urânio-235, a probabilidade de ocorrerem novas fissões será alta, gerando novos nêutrons, que irão gerar novas fissões
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Meia Vida
É a quantidade de tempo característica de um decaimento exponencial;
Se a quantidade que decai possui um valor no início do processo, na meia-vida a quantidade terá metade deste valor;
É o tempo necessário para desintegrar a metade da massa deste isótopo, que pode ocorrer em segundos ou em bilhões de anos, dependendo do grau de instabilidade do radioisótopo;
Exemplo: se tivermos 100 kg de um material, cuja meia-vida é de 100 anos; depois desses 100 anos, teremos 50 kg deste material. Mais 100 anos e teremos 25 kg e assim sucessivamente;
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Meia Vida
M = M0 · 2-t/T 
M = massa final de uma amostra
M0 = massa inicial
t = tempo de 1 meia vida
T = tempo total
7N14 + 0n1 → 6C14 + 1H1
6C14 → 7N14 + -1β0
6C14  = 5730 anos (tempo de meia vida)
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Aplicando:
Qual a vida média dos átomos de uma amostra radioativa, sabendo que, em 63h de desintegração,
40g dessa amostra se reduzem a 5g?
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Resumindo
1 – Radiações Ionizantes
É a radiação que possui energia suficiente para ionizar átomos e moléculas.
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Resumindo
2 – Ionização da Matéria
Tipos de Partículas;
 Raio x e Raios gama;
Eletromagnética e Nuclear;
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Resumindo
3 – Dosimetria
Determinar a taxa de exposição, ou seja, dose-rate da radiação considerada num ponto específico de um meio, seja ele vivo ou não;
Exposição e Absorção;
Fissão nuclear
Tema da Apresentação
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Resumindo
4 – Decaimento de um Material Radioativo
Prevê como o número nuclear não decaído de uma dada substância diminui com o passar do tempo;
M = M0 · 2-t/T 
Período de meia vida(T)
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