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BIOFÍSICA Radiações Ionizantes 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 Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA Conteúdo Programático desta aula 2 – Ionização da Matéria Tipos de Partículas; Raio x e Raios gama; Eletromagnética e Nuclear; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes 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 Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes 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) Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes 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) Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA Frequência e Comprimento de onda Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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+ Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes 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 Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes 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. Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes 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; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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 Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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 Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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 Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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 Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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) Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA Aplicando: Qual a vida média dos átomos de uma amostra radioativa, sabendo que, em 63h de desintegração, 40g dessa amostra se reduzem a 5g? Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA Resumindo 1 – Radiações Ionizantes É a radiação que possui energia suficiente para ionizar átomos e moléculas. Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA Resumindo 2 – Ionização da Matéria Tipos de Partículas; Raio x e Raios gama; Eletromagnética e Nuclear; Tema da Apresentação Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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 Aula 8: Radiações Ionizantes BIOFÍSICA 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) Tema da Apresentação
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