Interacao da radiação com a matéria

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INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
ESCALA DO TEMPO
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Interação da radiação com a matéria
Radiação
Ionização: remoção completa de um ou mais elétrons de valência
Excitação: os elétrons são levados a níveis com energias mais altas
Eletromagnética (raios X e g)
Partículas carregadas (e-, a, d, etc)
Nêutrons
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Interação com nêutrons
Classificação segundo a energia
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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Interação com partículas carregadas
Pesadas a, p, d, etc
Leves e 
	Partículas pesadas tem menor velocidade que um elétron de mesma energia, portanto ionizarão um número maior de átomos ao longo de seu percurso que será aproximadamente linear.
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	Elétrons perdem energia através de uma série de colisões que defletam do processo original, causando uma série de ionizações secundárias.
elétron
incidente
absorvedor
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Interação com raios X e g
Raios g são radiações eletromagnéticas que acompanham transições nucleares.
Raios X são radiações eletromagnéticas que companham transições eletrônicas. 
Principais processos competitivos
		Efeito fotoelétrico
		Efeito Compton
		Produção de pares
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Efeito fotoelétrico
	Acontece quando a radiação X, transfere sua energia total para um único elétron orbital ejetando-o do átomo com velocidade (processo de ionização). O processo de troca de energia pela equação: Ec = h.f - Elig , sendo Ec a energia cinética, h.f a energia do raio X incidente e Elig a energia de ligação do elétron ao seu orbital Este elétron expelido do átomo é denominado fotoelétron e poderá perder a energia recebida do fóton, produzindo ionização em outros átomos 
	A direção de saída do fotoelétron com relação à de incidência do fóton, varia com a energia deste. 
�
�
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Efeito Compton
	Quando a energia da Radiação X aumenta, o espalhamento Compton torna-se mais freqüente que o efeito fotoelétrico. O efeito Compton é a interação de um raio X com um elétron orbital onde parte da energia do raio X incidente é transferida como energia cinética para o elétron e o restante é cedida para o fóton espalhado, levando-se em consideração também a energia de ligação do elétron. O fóton espalhado terá uma energia menor e uma direção diferente da incidente. 
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Produção de pares
	A produção de pares ocorre somente quando fótons de energia igual ou superior a 1,02 MeV passam próximos a núcleos de elevado número atômico. Nesse caso, a radiação X interage com o núcleo e desaparece, dando origem a um par elétron-pósitron com energia cinética em diferente proporção. O pósitron e o elétron perderão sua energia cinética pela ionização e excitação. 
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Energia do fóton nos processos competitivos
Z do absorvedor
20
40
60
80
100
120
Energia do fóton, MeV
0,01
0,05
0,1
0,5
1
5
10
50
100
Efeito fotoelétrico
dominante
Efeito Compton
dominante
Produção de
 pares
 dominante
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EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO
ESTOCÁSTICOS
	São aqueles cuja probabilidade de ocorrer aumenta com a dose, sem porém a existência de um limiar de dose. Exemplos: efeitos hereditários, aparecimento de câncer
NÃO ESTOCÁSTICOS
	São aqueles cuja severidade depende da dose e que apresentam um limiar de dose. Exemplos: mortalidade animal, distúrbios imunológicos.
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Energia dos diferentes tipos de radiação 
Comprimento de onda 	Energia do fóton Radiação	
 (m) (eV)
superior a 3 x 10-1	 inferior a 4,1 x 10-6	 Ondas de
 radiofrequência	
3 x 10-1  3 x 10-3	4,1 x 10-6  4,1 x 10-4	Microondas
	
3 x 10-3  7,6 x 10-7	4,1 x 10-4  1,6	 Infravermelha	
7,6 x 10-7  4 x 10-7	1,6  3,1	 Luz visível	
4 x 10-7  10-8	 3,1  123,2	Ultravioleta	
inferior a 10-8	 superior a 123,2	 Raios X e 	
A-400  320nm
B-320  290 nm
C-290  200nm
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Escala do tempo do dano da radiação
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Escala do tempo do dano da radiação
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Escala do tempo do dano da radiação
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Escala aproximada do tempo dos eventos em química das radiações 
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UNIDADES
RAD  unidade de dose absorvida sendo essa definida pela razão d/ dm, onde 	d é a energia média distribuída pela radiação à massa dm.
					1 rad = 100 erg/g
GRAY  nova unidade de dose absorvida usada em substituição ao rad.
					1Gy = 100 rad
ROENTGEN  unidade de exposição e está relacionada à habilidade de raios X 		ionizarem o ar; para raios X e g, uma exposição de IR resulta 			numa dose absorvida de 1 rad em água ou tecido mole.
ELETRON VOLT  é a energia adquirida por um elétron ao atravessar uma 			diferença de potencial de 1 v.
					1 eV= 1,6 x 10-12 J
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CURIE  é uma unidade de taxa de decaimento radioativo de um nuclídeo que 		possui 3,7 x 1010 desintegrações/segundo.
				1 Ci = 3,7 x 1010 desint./s
MEIA - VIDA  tempo médio para que metade dos átomos de um elemento 			radioativo decaiam.
			T 1/2 = (ln2)/l , onde l é a constante de decaimento
BEQUEREL  unidade de atividade
			1 bq = 3,7 x 10-10 Ci
ROENTGEN EQUIVALENT MAN  unidade de dose que tenta expressar todos os tipos de radiação numa escala comum.
				DREM = DRAD x QF 
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RELAÇÕES DE UNIDADE
DL50/30 (seres humanos): 4 Gy = 400 rad = 4 Sv (para radiação eletromagnética)
1 mSv = 0,1 rem = 0,1 rad = 0,1 cGy (para radiação eletromagnética)
Antiga Nova Símbolo Relação
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DOSES LIMITES
TRABALHADORES: 50 mSv/ano ou média de 			20mSv/5 anos
PÚBLICO: 1 mSv/ano
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VALORES DE EXPOSIÇÃO NATURAL
RADÔNIO: 0,2 a 500 mSv/ano; (222Ra libera radônio)
BG NATURAL: 1 a 2 mSv/ano podendo chegar a 20 mSv/ano
MATERIAL DE CONSTRUÇÃO: 0,2 a 1 m Sv/ano
USINA NUCLEAR: 0,001 a 0,01 mSv/ano
RX DE TÓRAX: 0,05 a 0,2 mSv/exame
LEITE PODE CONSUMIR ATÉ : 100 Bq/l
CARNE PODE CONSUMIR ATÉ: 300 bq/kg (podendo chegar a 1000 em alguns países)
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Comparação das doses de exposição
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Exposição humana à radiação - acidentes nucleares
BOMBA DE NAGAZAKI
ACIDENTE DE CHERNOBIL
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BOMBA DE 
NAGAZAKI
BOMBA DE 
HIROSHIMA
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Qual a exposição natural que sofremos diariamente?
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Expectativa de perda de vida por diversos motivos
CAUSA			DIAS
Ser homem solteiro		3500
Homem fumante		2250
Doenças do coração		2100
Ser mulher solteira		1600
Ter sobrepeso em 30%		1300
Ser mineiro de carvão		1100
Ter câncer			 980
Ter sobrepeso em 20%		 900
Escolaridade (8a. Série)		 850
Mulher fumante		 800
Ser pobre			 700
Hemorragia cerebral		 520
Viver em estado desfavorável	 500
Fumar charutos		 330
Acidentes em trab. arriscado	 300
Fumar cachimbo		 220
Comer 100 cal/dia A MAIS 	 210
Acidentes com veículos mot.	 207
Pneumonia – gripes 		 141
Alcoolismo			 130
Acidentes domésticos		 95
Suicídios			 95
Diabete			 95
Homicídios			 90
Uso impróprio de drogas		 90
Acidentes de trabalho		 74 
CAUSA			DIAS
Afogamento			41
Trab. ocup. com mat. rad.	40
Quedas			30
Acidentes com pedestres		37
Trab. seguro – acidentes		30
Fogo – queimaduras		27
Geração de energia		24
Uso ilícito de drogas		18
Envenenamento (sol. – líq)	17
Sufocamento		13
Acid. com armas de fogo		11
Radiação
natural		 8
Raios X médicos		 6
Envenenamento (gás)		 7
Café				 6
Anticoncepcionais		 5
Acidentes c/ bicicletas, motos	 5
Combinação de todas catástrofes 	3,5
Bebidas dietéticas		 2
Acidentes com reatores		 2
Radiação da ind. nuclear		 9
Teste papanicolau p/ mulher	 -4
Alarme de fumaça nos lares	-10
Sistema protetor em carros	-50
Melhoria em segurança (1966-1976) -110
Unidade móvel cardio-clín. 	-125
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Energia da radiação para causar dano
O efeito biológico da radiação não se deve à quantidade de energia absorvida, mas ao tamanho do fóton ou a quantidade de energia armazenada