Raios Gama

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Raios ϒ 
Disciplina: Física para Ciências Biomédicas
Professor: Moisés Augusto da Silva Monteiro de Araújo
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 ORIGEM
 No ano de 1900, o francês Paul Ulrich Villard (1860-1934), químico e físico, faz a descoberta de uma radiação desconhecida que anos depois levaria o nome de Raios GAMA, sua descoberta acontece durante seus estudos sobre as propriedades dos elementos químicos Urânio e Rádio onde era emitida a radiação e incidida em uma placa fotográfica protegida por uma fina camada de chumbo, suficiente para travar o avanço das partículas alfa (α). Villard mostrou que a radiação que atravessava a camada de chumbo era de dois tipos diferentes. Um era defletido quando submetido a um campo magnético, identificado como a radiação beta (β). No entanto, o segundo tipo de radiação não sofria qualquer tipo de deflexão, pelo que não deveria ter carga elétrica associada. Além disso, a radiação desconhecida tinha um poder penetrante muito superior à radiação α e β e que Villard não conseguiu identificar. Efetivamente, foi Rutherford, no seguimento da descoberta de Villard, que identificou a radiação como o terceiro tipo de radiação decorrente do decaimento radioativo e designou-a, em 1903, por radiação γ. Portanto, a radiação γ é uma dos três tipos de radiações resultante do decaimento radioativo (α, β e γ), sendo a de maior poder penetrante o que a torna a radiação γ, a mais perigosa para o ser humano.
 DEFINIÇÃO
Raios gama é um tipo de radiação eletromagnética de alta frequência que é produzida por elementos radioativos que se desintegram. Em razão da enorme energia, os raios possuem um tipo de radiação ionizante com capacidade de penetrar na matéria, mais profundo até que a radiação alfa e beta. Se fizermos essas três radiações passarem por um campo magnético, perceberemos que elas se separam. Os raios alfa se direcionam para um lado e os raios beta para outro, pois são partículas positivas e negativas, respectivamente. Já a radiação gama não sofre desvio, pois não são partículas eletrizadas, mas sim radiações eletromagnéticas.
 PRODUÇÃO DOS RAIOS GAMA
Os raios gama são produzidos por elementos químicos radioativos, como o urânio ou o polônio. Apresentam comprimentos de onda muito baixos, da ordem de picômetros, o que aumenta o seu poder de penetração. Geralmente estão associados com a energia nuclear e aos reatores nucleares. 
A radioatividade se encontra no nosso meio natural, desde os raios cósmicos que bombardeiam a Terra proveniente do Sol, das estrelas e das galáxias fora do nosso sistema solar, até alguns isótopos radioativos que fazem parte do nosso meio natural. Sua produção está sempre associada às radiações alfa ou beta. Ocorre que após a emissão desse tipo de radiação, muitas vezes o núcleo atômico sofre um processo de reorganização, isto é, de passagem de um estado excitado para outro de menor energia, dando origem à emissões eletromagnéticas. Dessa forma, é comum ter-se uma emissão alfa seguida por uma gama, ou uma emissão beta seguida por uma gama.
DECAIMENTO GAMA
A Radiação Gama são ondas eletromagnéticas semelhantes a luz. Não possuem massa e nem carga. Quando um núcleo emite uma partícula gama, sua massa permanece inalterada e seu número atômico inalterado.
Exemplo: 137Ba → 0y + 137Ba
 56 0 56
 1- Conservação de massa 
M dos reagentes = M dos produtos
137 = o + x
= 137
2- Conservação do Z
Z dos reagentes = Z dos produtos
56 = 0 + y
= 56
 USO DE RAIOS GAMA
Indústria: Os raios gama podem ser usados para examinar fundições metálicas ou soldas em tubulações de petróleo em busca de pontos fracos. Os raios passam através do metal e escurecem um filme fotográfico colocado em lugares opostos ao ponto investigado. Na indústria de alimentos, os radioisótopos preservam os alimentos. Embora os raios nunca entrem em contato com o alimento, a radiação beta mata vários organismos, tais como bactérias, leveduras e insetos. Raios gama são também usados em reatores nucleares e bombas atômicas.
Agricultura: A luta contra a ferrugem do café e seus efeitos devastadores nas economias da América Central tem um novo aliado: as mutações induzidas por raios gama para melhorar a resistência da planta a essa doença. Tudo isso, sem afetar sua qualidade.  
Ciência: Os raios gama podem ser usados para detectar o berílio. Eles desempenharam um papel muito importante no desenvolvimento da bomba atômica. Pode ser usado também para geração de energia nuclear e para determinar a idade dos fósseis e múmias pela datação do Carbono 14.
Medicina: Empregados na esterilização de equipamentos médicos e hospitalares, tratamento de certos tipos de tumores. Os raios gama passam através do tecido do corpo e produzem ionização no mesmo (surgimento de cargas elétricas), danificando as células. Os raios podem também detectar anormalidades cerebrais e cardiovasculares.
 TRATAMENTO DO CÂNCER
Os raios gama, quando usados em grandes quantidades, são capazes de destruir organismos vivos. Essa foi a propriedade fundamental na criação desse moderno tratamento de câncer e tumores malignos. O tratamento consiste em direcionar um feixe concentrado de raios gama à região do corpo afetada, a fim de erradicar todas as células tumorais. Nesse procedimento, a alta energia dos raios ioniza a água na célula cancerosa, produzindo radicais livres H e OH, que são altamente reativos e, portanto, interagem e danificam cromossomos na célula. Há casos também em que algumas dessas radiações danificam diretamente os cromossomos, sem o uso de radicais livres. O foco principal está no momento da aplicação, onde é essencial ter o cuidado de direcionar o feixe para penetrar na posição exata do tumor, uma vez que, da mesma forma que os raios destroem células cancerosas, podem danificar também células normais, matando células saudáveis ou gerando outras malignas. Após a interação, as células tornam-se incapazes de se dividir ou reproduzir outras novas, eliminando o câncer.
CÂMARAS GAMA OU CÂMARAS DE CINTILAÇÃO
A radiação gama é detectada pela câmara gama e uma de suas utilizações acontece na medicina nuclear. Nesse procedimento, é dada ao paciente uma molécula radiofarmacêutica marcada com um radioisótopo emissor de gama. Quando essa molécula é fixada ao órgão ou tecido desejado, são emitidos raios gama, ou cintilações, que saem facilmente do corpo e deixam uma marca nos painéis de detecção que se encontram em volta do paciente. Uma vez localizadas, as marcas deixadas nos painéis formam uma imagem altamente detalhada em uma fração de segundo. Com esse método é possível obter diagnósticos precisos sobre o funcionamento da tireoide, do coração, dos pulmões e de outras diversas partes do corpo.
 RADIOGRAFIA
Os raios gama também são usados na realização de radiografias. A radiografia é uma imagem obtida a partir da interação de um feixe de raios X ou raios gama com uma emulsão fotográfica ou tela florescente quando atravessa a região do corpo a ser estudada. É um exame que deve ser feito apenas em casos onde for indispensável, visto que a radiação ionizante se acumula no organismo e, consequentemente, a exposição prolongada pode trazer graves danos à saúde.
 RADIOFÁRMACO
Os radiofármacos são substâncias utilizadas na medicina nuclear para o diagnóstico e para o tratamento. Estas substâncias são produzidas com elementos com funções diferentes: o fármaco e o radionuclídeo. O radionuclídeo é um elemento que emite radiação eletromagnética, radiação gama. Quando estas substâncias são unidas, forma-se um medicamento marcado com material radioativo. Os medicamentos marcados com material radioativo se fixam aos órgãos de interesse, são metabolizados e eliminados, enquanto emitem radiação gama de dentro do órgão.
O uso para diagnóstico é na cintilografia que utiliza o iodo123 e o tecnécio 99m. 
Os radionuclídeos utilizadosna medicina nuclear, tanto no diagnóstico quanto no tratamento, são produzidos artificialmente em reatores ou aceleradores de partículas e geradores de radiosótopos. O processo é em laboratórios especializados. Entre as instituições que produzem radiofármacos no Brasil estão o Instituto de Engenharia Nuclear (IEN), Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) e o Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN). 
 EFEITOS DA RADIAÇÃO
Curto prazo - variam de queimaduras nas mucosas até alterações na produção do sangue, com rompimento das plaquetas (células que atuam na coagulação do sangue) e queda na resistência imunológica.
 Longo prazo - às vezes vão apresentar problemas somente os descendentes (filhos, netos) da pessoa que sofreu alguma alteração genética induzida pela radioatividade. O risco da exposição a um elemento radioativo pode causar um efeito particular sobre a saúde e também depende se a exposição é interna ou externa. 
Exposição interna - é quando o material radioativo entra no corpo por via oral (comendo ou bebendo), respiratória ou parenteral (injetando em certos procedimentos médicos). 
Exposição externa (também conhecida como exposição direta) é quando a fonte radioativa está fora do seu corpo. Raios-X e raios gama podem passar pelo seu corpo, depositando energia. As mulheres grávidas e as crianças são especialmente sensíveis à exposição à radiação. Isso ocorre porque células de crianças e fetos se dividem rapidamente, proporcionando mais oportunidades da radiação interromper o processo e causar danos às células.
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Em eventos como o ocorrido no Japão, a radiação pode contaminar o ambiente por meio do vazamento de componentes radioativos. O risco passa a ser a entrada de material contaminado na cadeia alimentar humana, por meio do consumo da água, de vegetais ou de carne de animais mantidos com alimentação contaminada. Com essa exposição frequente aparecem problemas crônicos como câncer de pulmão, de pele ou de sangue (leucemia), problemas na tireoide e esterilidade. 
Fukushima 2011
A exposição de trabalhadores de usinas nucleares ou radiologistas, por exemplo, não causam mais do que dores de cabeça leves, mal estar, possibilidade de desenvolver catarata. A exposição à radiação sofrida por esses profissionais deve ser monitorada para que não exceda o limite estabelecido. No Brasil também ocorreu um acidente radiológico em Goiânia, ele ficou conhecido como acidente com o césio-137. Foi um sério episódio de contaminação por radioatividade que teve inicio em 13 de setembro de 1987, foi classificado como nível 5 (na Escala Internacional de Acidentes Nucleares). 
Goiânia 1987
Bomba de Hiroshima 1945 
CUIDADOS DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
Como vimos a alta exposição à radiação é o que oferece mais riscos para a saúde. Alguns cuidados que se deve tomar em caso de um acidente nuclear, por exemplo, incluem:
– Limitar o tempo de exposição à radiação
– Evacuar a área atingida pela radiação
– Usar roupas especiais, como luvas e máscaras, que dificultem o contato da radiação com a pele
– Evitar alimentos ou água que tenha origem no local contaminado.
Nos laboratórios que trabalham com essas radiações, os cientistas usam uma roupa construída especialmente para os protegerem contra a exposição excessiva dessa radiação. 
Tempo
As radiações externas podem ser controladas operando-se com três parâmetros: tempo, distância e blindagem (ou barreira). A dose acumulada por uma pessoa que trabalha numa área exposta a uma determinada taxa de dose é diretamente proporcional ao tempo em que ela permanece na área. Essa dose pode ser controlada pela limitação desse tempo.
 Dose  Taxa Tempo
Como o tempo de permanência em áreas de trabalho nas quais existem materiais radioativos ou fontes de radiação, conforme o tipo de tarefa a ser realizada, devem ser empregadas procedimentos de redução na dose do IOE (indivíduo ocupacionalmente exposto). O recurso mais eficaz de redução do tempo de execução de uma tarefa é o treinamento do operador, a otimização de sua habilidade.
Blindagem
Quando se opera com fontes intensas ou níveis elevados de radiação, além de colimadores, aventais, labirintos e outros artefatos, é necessário introduzir outro fator de segurança: a blindagem. A escolha do material de blindagem depende do tipo de radiação, atividade da fonte e da taxa de dose que é aceitável fora do material de blindagem. Após a escolha dos materiais da construção da instalação e da blindagem, calculam-se as espessuras e escolhem-se as geometrias que otimizam a redução do nível de radiação estabelecidos por normas, específicas e gerais, de proteção radiológica.
 Plano de Proteção Radiológica
Toda instalação que opera com material radioativo deve preparar um documento descrevendo as diretrizes de proteção radiológica que serão adotadas pela instalação. Tal documento, que recebe o nome de Plano de Proteção Radiológica, deve descrever:  
a) A identificação da instalação e de seu responsável; 
b) A função, classificação e áreas da instalação; 
c) A equipe e equipamentos do Serviço de Proteção Radiológica; 
d) As fontes de radiação e sua aplicação, os sistemas de controle e de segurança; 
e) A função e a qualificação dos IOE (indivíduos ocupacionalmente exposto;
f) Os programas e procedimentos de monitoração individual, das áreas e do meio ambiente; 
g) O sistema de gerência de rejeitos radioativos, estando a sua eliminação sujeita a limites estabelecidos em norma específica; 
h) A estimativa de taxas de dose para condições de rotina; 
i) A descrição do serviço e controle médico dos IOE, incluindo planejamento médico em caso de acidentes; 
j) O programa de treinamento dos IOE e demais trabalhadores da instalação; 
k) Os níveis de referência, limites operacionais e limites derivados, sempre que convenientes; 
l) Os tipos de acidentes admissíveis, do sistema de detecção correspondente e do acidente mais provável ou de maior porte, com detalhamento da árvore de falhas; 
m) O planejamento de interferência em situações de emergência até o restabelecimento da normalidade; 
n) As instruções de proteção radiológica e segurança fornecida, por escrito, aos trabalhadores.
Aventais de proteção;
Protetores abdominais;
Protetores de tireóides;
Protetores de gônadas;
Luvas de proteção;
Protetores abdominais;
Protetores para membros inferiores;
Óculos plumbíferos ou de proteção radiológica.
REFERÊNCIAS
Bibliografia:
 
pt.wikipedia.org/wiki/Radiação_gama
Spencer Lima, L. (2014), Revista de Ciência Elementar, 2(04):0110
https://www.google.com.br/amp/m.brasilescola.uol.com.br/amp/fisica/raios-gama-1.htm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_gama 
http://www.infoescola.com/fisica-nuclear/radiacao-gama/
http://sciencing.com/uses-do-gamma-rays-8286669.html
http://www.inca.gov.br/conteudo_view.asp?ID=100
http://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/lab_virtual/radiacao.html
http://www.radioactivity.eu.com
http://dicassobresaude.com/o-que-e-radiacao-quais-seus-tipos-e-as-consequencias-da-exposicao-a-ela https://novaescola.org.br/conteudo/208/quais-sao-os-efeitos-da-radiacao-no-corpo-humano https://www.medipedia.pt/home/home.php?module=artigoEnc&id=864
http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/45/073/45073472.pdf
http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=127&sid=9
https://www.cafepoint.com.br/noticias/internacional/raios-gama-sao-usados-para-combater-ferrugem-do-cafe-102580n.aspx
http://radiologia.blog.br/medicina-nuclear/o-que-sao-radiofarmacos-e-suas-aplicacoes