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RADIAÇÕES IONIZANTES HISTÓRICO. Histórico da radiação 1) 08/11/1895 - Wilhem Konrad Roentgen observou um fraco brilho esverdeado numa tela fluorescente.

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1 RADIAÇÕES IONIZANTES HISTÓRICO

2 Histórico da radiação 1) 08/11/ Wilhem Konrad Roentgen observou um fraco brilho esverdeado numa tela fluorescente ativado por um tipo de emanação desconhecida de um tubo de crookes exitado eletrostaticamente 2) 28/12/ Roentgen escreve o primeiro trabalho: On a New Kind of Ray para a Bavarian Physical medical Society.

3 3) 05/01/ O Viena Press publica um resumo e a notícia se espalha rapidamente no mundo 4) Um dia após a chegada do relatório nos USA, Thomas A. Edson começa a trabalhar no assunto. 5) Durante o ano de 1896, a revista Medical record (NY) publica 28 referências sobre os Roentgen Rays ou X Rays. 6) Antes do final do ano, trabalhadores sofrem severas reações devido aos raios X. Uma assistente de T. Edson - Clarence Doll - talvez tenha sido a primeira que sabidamente morreu de câncer induzido por raios X.

4 7) No mesmo mês (nov/1895) da descoberta de Roentgen, A. H. Becquerel descobriu que algum tipo de raio similar ao raio X era continuamente emitido por compostos de urânio natural. 8) Em 12/1898, Pierre e Marie Curie anunciavam, a partir de compostos de urânio, a descoberta de um material altamente radioativo, que chamaram de RADIUM. Era constituído de três tipos de raio; um deles foi chamado de Raios Gama - com menor energia, mas maior capacidade de penetração.

5 9) Os Raios Gama pareciam atuar em tecidos vivos. Em 1901, Becquerel sofreu queimaduras por causa de um frasco de Radium que levava no bolso; Pierre Curie queimou sou braço intencionalmente. Estes fatos levaram à idéia que o Radium tinha propriedades medicinais. Curie levou Ra ao Hospital S. Louis (Paris), onde se iniciou a aplicação em doenças dermatológicas. 10) A pesquisa mostrou que os raios do Ra tinham efeito bactericida. Sementes perdiam o poder de germinação, protozoários mostravam anormalidades e retardo no desenvolvimento.

6 11) Histologias de tecidos irradiados foram estudadas por Bergonie e Tribondeau, que elaboraram a lei: células imaturas em estado de divisão são mais sensíveis à irradiação do que células adultas ou estacionadas. 12) Em 1903, o efeito esterilizante dos RX foi observado. Em mais alguns anos, Bardeen observou que ovos de rã fertilizados por espermas e irradiados com RX desenvolviam anormalidades. 13) Em 1927 H.J. Muller estudou em Drosophila que RX e raios gama produziam mutações hereditárias.

7 14) Nas duas décadas seguintes, vários eventos aconteceram: fontes poderosas de RX e Raios Gama; gramas de Ra forma isoladas; fontes de alta voltagem como Van der Graaff foram construídas; em 1961, E. O. Lawrence e col. iniciaram o desenvolvimento do acelerador linear, que levou à invenção de Cyclotrons; os riscos do uso da radiação foram reconhecidos e regras forma estabelecidas; radioisótopos como 198 Au, 60 Co, 137 Cs, 90 Sr tornaram-se disponíveis em larga escala.

8 Primeira radiografia de parte do corpo humano

9 TIPOS DE RADIAÇÃO CORPUSCULARES ALFA BETA ELETROMAGNÉTICA Raios X GAMA

10 RADIAÇÕES CORPUSCULARES NÚCLEO DE HÉLIO = 2 PROTONS + 2 NEUTRONS CARGA POSITIVA PARTÍCULA ALFA PARTÍCULA BETA ELÉTRON COM CARGA NEGATIVA MASSA 1/7000 DA PARTÍCULA ALFA DESVIADAS POR CAMPO MAGNÉTICO ALTA IONIZAÇÃO ESPECÍFICA

11 RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS SEM MASSA E SEM CARGA NÃO SÃO DESVIADAS POR CAMPO MAGNÉTICO ALTO PODER DE PENETRAÇÃO NA MATÉRIA

12 INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA

13 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 ) Partículas carregadas (e -,, p, etc) Nêutrons

14 Interação com nêutrons Classificação segundo a energia lentos0,03 eV < n < 100 eV intermediários100 eV < n < 10 eV rápidos10 keV < n < 10 keV alta energia n > 10 MeV ou térmicos n 0,025 eV epitérmicos1 eV < n < 100 keV rápidos n > 100 keV Interagem por colisão direta com o núcleo

15 Interação com partículas carregadas Pesadas p, 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.

16 Elétrons perdem energia através de uma série de colisões que defletam do processo original, causando uma série de ionizações secundárias. elétron incidente absorvedor

17 Interação com raios X e Raios são radiações eletromagnéticas que acompanham transições nucleares. Raios X são radiações eletromagnéticas que acompanham transições eletrônicas. Principais processos de interação Efeito fotoelétrico Efeito Compton Produção de pares

18 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: E c = h.f - E lig, sendo E c a energia cinética, h.f a energia do raio X incidente e E lig 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.

19 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.

20 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.

21 Energia do fóton nos processos competitivos Z do absorvedor Energia do fóton, MeV 0,010,050,10, Efeito fotoelétrico dominante Efeito Compton dominante Produção de pares dominante

22 PENETRABILIDADE NA MATÉRIA

23 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 (1976) 1Gy = 1 J/kg = 100 rad ROENTGEN unidade de exposição e está relacionada à habilidade de raios X ionizarem o ar; para raios X e 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 J

24 CURIE é uma unidade de ATIVIDADE de um radionuclídeo que possui 3,7 x desintegrações/segundo. 1 Ci = 3,7 x desintegrações por segundo MEIA - VIDA tempo médio para que metade dos átomos de um elemento radioativo decaiam. T 1/2 = (ln2)/, onde é a constante de decaimento BEQUEREL unidade de atividade 1 Bq = 1dps = 3,7 x Ci ROENTGEN EQUIVALENT MAN unidade de dose que tenta expressar todos os tipos de radiação numa escala comum. D REM = D RAD x QF

25 RELAÇÕES DE UNIDADE DL 50/30 (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) DoseradgrayGy1 rad = 1cGy Dose equivalente remsievertSv1 rem = 0,01 Sv RadioatividadeCibequerelBq1 Ci = 3,7 x Bq Antiga Nova Símbolo Relação

26 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.

27 Energia dos diferentes tipos de radiação Comprimento de onda Energia do fóton Radiação (m) (eV) superior a 3 x inferior a 4,1 x Ondas de radiofrequência 3 x x ,1 x ,1 x Microondas 3 x ,6 x ,1 x ,6 Infravermelha 7,6 x x ,6 3,1 Luz visível 4 x ,1 123,2Ultravioleta inferior a superior a 123,2 Raios X e A nm B nm C nm

28 Tempo e efeito radiação EstágioTempoAçãoEfeito Físico< sDeposição de energia na água – orgânicos e inorgânicos na proporção aproximada das massas Excitação dos compostos e absorção de luz Físico - químico a sQuebra das ligações: S- H, O-H, N-H e C-H. Transferência de iôns. Radiólise da água – radicais livres – emissão de luz das moléculas excitadas. Formação de H 2 O 2 Começa o dano químico. Radicais livres começam a reagir com os radicais metabólicos normais

29 Tempo e efeito da radiação EstágioTempoAçãoEfeito Químico a sContinua a reação dos radicais livres da água com biomoléculas. Quebra da ligações C-C e C- N. Radicais secundários. Produtos estáveis começam a aparecer. Formação de produtos tóxicos Começa o dano ao RNA e DNA. Enzimas são inativadas e ativadas. Depleção de –SH. Peroxidação de lipídeos. Dano em todas as biomoléculas. Toxicidade dos produtos é iniciada

30 Tempo e efeito da radiação Químico e biológico coincidem a 10 sRadicais secundários. Peróxidos orgânicos. Hidroperóxiodos H 2 O 2 continuam a agir Muitas reações bioquímicas são interrompidas. Começa reparo do DNA Biológico10 s a 10 hA maioria das reações primárias são completadas. Reações secundárias continuam Mitose das células é diminuída. Reações bioquímicas bloqueadas. Rompimento da membrana celular. Começa o efeito biológico EstágioTempoAçãoEfeito


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