Física das Radiações - Grandezas

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Física das Radiações
Grandezas e unidades
Introdução
Os raios X foram descobertos por W. C. Röntgen em fins de 1895.
A radioatividade foi descoberta por H. Becquerel, no inicio de 1896.
Uso desenfreado das radiações ionizantes para tirar radiografias de tudo, muitas vezes por curiosidade e até para tirar pintas ou manchas de nascença.
Haviam sido criadas fábricas de tubos de raios X sem nenhum controle, em garagens ou no fundo de quintais, conforme consta no livro Something about X rays for everybody (1896) e reimpresso em (1988)
Introdução
Primeira comissão internacional a ser criada foi a International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU), em 1925.
Padronizar as grandezas e unidades de Física das Radiações
Isso possibilitaria a comparação entre medidas feitas em diferentes laboratórios, clínicas médicas e institutos de pesquisa.
A primeira tarefa foi encontrar uma unidade de radiação a ser utilizada na terapia do câncer.
Introdução
Três anos depois, em 1928, uma segunda comissão internacional, a International Commission on Radiological Protection (ICRP), foi criada no segundo congresso internacional de Radiologia (Estocolmo).
Elaborar normas de proteção radiológica e estabelecer limites de exposição à radiação ionizante para individuo ocupacionalmente exposto (IOE).
Ambas comissões, ICRU e ICRP, reúnem-se regularmente para publicar novas normas e/ou atualizar outras já existentes.
Exposição (X)
Foi a primeira grandeza relacionada com a radiação (1928)
Definida para raios X e gama interagindo no ar.
Sua definição era obscura até ser modificada e esclarecida em 1962.
Ela caracteriza um feixe de raios X ou gama e mede a quantidade de carga elétrica de mesmo sinal produzida no ar, por unidade de massa do ar.
Essa carga resultada das ionizações efetuadas por partículas carregadas, como o elétron emitido nos efeitos fotoelétrico e Compton, e ambos, elétron e pósitron, emitidos em processo de produção de pares.
Exposição (X)
Valor absoluto da carga total
de ions de mesmo sinal
Elemento de volume de ar
Exposição (X)
Foi definida considerando que uma exposição de 1 R à radiação X ou gama produz 1 u.e.s (hoje equivale 3.335 X 10-10C em 1cm3 de ar nas condições NTP, cuja densidade vale 0.001293 g/cm3 
O meio “ar” foi escolhido como padrão porque:
É mais fácil coletar íons produzidos em gases do que em meio líquido ou sólido;
Havia a conveniência de usar o ar como gás em câmara de ionização;
O ar pode ser considerado equivalente à água e ao tecido mole em termos de absorção de energia da radiação, porque os números atômicos efetivos do ar, da água, do tecido mole e do músculo estriado são, respectivamente, 7.64, 7.42, 7.22 e 7.46;
Exposição não é definida para feixe com mais de 3 MeV de energia.
Relação entre a exposição X e a atividade de uma fonte emissora de raios gama
G
Constante de taxa de exposição
Distância até a fonte
tempo
Atividade
Dose absorvida
Dose absorvida
Vale para qualquer meio, qualquer tipo de reação e qualquer geometria irradiada.
Em 1975, foi substituida pelo gray (Gy) no sistema internacional.
 1Gy = 100 rad = 1 J/Kg
Um tumor é, em geral, irradiado com dose absorvida de radiação de 2 Gy = 200 rad, e a dose prescrita para o tratamento está em torno de 50 a 70 Gy.
Esterilização de alimentos é realizado com doses entre 10 kGy e 20 kGy.
Dose letal que mata 50% de seres humanos expostos no corpo todo à radiação em um intervalo de tempo de 30 dias, identificada como 5030D, é 4 Gy.
Na área médica, especificamente em radioterapia, costuma-se usar a unidade centigray (cGy), uma vez que 1 cGy = 1 rad.
Relação entre dose absorvida no ar e exposição a raios X e gama
Energia média necessária para
formar um par de íons no ar seco, 
para elétrons ou fótons equivale
W= 33.97 eV = 33.97 X 1.6 X 10-19 J
número de pares de
íons produzido no volume 
de ar com a massa de 1 Kg
Relação entre dose absorvida no ar e exposição a raios X e gama
Relação entre dose absorvida no ar e exposição a raios X e gama
Equilíbrio eletrônico: é quando, em um ponto de um dado meio exposto à radiação, para cada partícula carregada que deixa o elemento de volume que contém o ponto, outra partícula carregada de igual tipo e energia entra nele.
Relação entre dose absorvida no ar e exposição a raios X e gama
Número de fótons
que atravessam S
área
Energia de cada 
fóton do feixe
Relação entre dose absorvida no ar e exposição a raios X e gama
a dose absorvida no ar em condições de equilíbrio eletrônico é dada por:
Dose absorvida num meio
Para outros meios, como o tecido mole de um corpo, a dose absorvida pode ser obtida com base na dose absorvida no ar no mesmo local, por meio da razão dos coeficientes másicos de absorção de energia no meio pelo de absorção de energia no ar.
Se a fluência de energia é a mesma no ar e no meio, podemos dividir uma equação pela outra.
Dose absorvida num meio
Dose absorvida num meio
Fator f
Dosimetria Interna
Fonte emissora está dentro do corpo, ao contrários dos casos anteriores que estava fora.
Incorporada via inalação, ingestão, injeção.
Material radioativo entra no corpo via trato respiratório ou gastrintestinal move-se através dessas regiões e pode acumular-se em determinados orgãos.
Iodo concentra-se na tireóide
Rádio e Estrôncio concentra-se nos ossos
Césio concentra-se no corpo todo.
Dosimetria Interna
Dose absorvida acumulada (D)
Dose absorvida acumulada (D)
Se o radionuclídeo emitir somente um tipo de partícula e a energia emitida for totalmente absorvida pelo orgão:
Se considerarmos que há dois órgãos próximos, contendo substância radioativa distribuida uniformemente em cada um, temos que considerar, para cada órgão, a dose absorvida devida a radionuclídeos nele contidos e a dose absorvida devida a radionuclídeos contidos no outro órgão.
Na vida real, a maior parte do radionuclídeo pode concentrar-se num orgão e o restante é distribuido por vários outros órgãos.
Kerma (K)
energia transferida ao meio, 
equivale à soma das energias 
cinéticas iniciais de todas as
partículas carregadas liberadas
pelas partículas sem carga 
(fótons ou nêutrons), em um 
elemento de volume de massa
Kerma (K)
Da mesma forma como para dose absorvida, pode-se definir o kerma para irradiações com fótons como:
coeficiente mássico de
transferência de energia
Kerma (K)
fração da energia cinética
dos elétrons e pósitrons que
é convertida em radiação
Kerma (K)
Lista de Exercícios
6,7,8 e 9 estão cancelados