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RADIAÇÕES IONIZANTES HISTÓRICO.

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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) 05/01/1896 - 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
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
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 198Au, 60Co, 137Cs, 90Sr tornaram-se disponíveis em larga escala.

8 Primeira radiografia de parte do corpo humano

9 TIPOS DE RADIAÇÃO ALFA CORPUSCULARES BETA Raios X ELETROMAGNÉTICA GAMA

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

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
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, p, etc) Nêutrons

14 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

15 Interação com partículas carregadas
Pesadas a, 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 g
Raios g 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: 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.

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
120 100 Produção de pares dominante Efeito fotoelétrico dominante 80 Z do absorvedor 60 40 Efeito Compton dominante 20 0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 10 50 100 Energia do fóton, MeV

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 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 J

24 CURIE  é uma unidade de ATIVIDADE de um radionuclídeo que
CURIE  é uma unidade de ATIVIDADE de um radionuclídeo que possui 3,7 x 1010 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)/l , onde l 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. DREM = DRAD x QF

25 RELAÇÕES DE UNIDADE Antiga Nova Símbolo Relação
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 Dose rad gray Gy 1 rad = 1cGy Dose equivalente rem sievert Sv 1 rem = 0,01 Sv Radioatividade Ci bequerel Bq 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq

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  3 x ,1 x  4,1 x 10-4 Microondas 3 x  7,6 x ,1 x  1, Infravermelha 7,6 x  4 x ,  3, Luz visível 4 x  ,  123,2 Ultravioleta inferior a superior a 123, Raios X e  A-400  320nm B-320  290 nm C-290  200nm

28 Tempo e efeito radiação
Estágio Tempo Ação Efeito Físico < s Deposição de energia na água – orgânicos e inorgânicos na proporção aproximada das massas Excitação dos compostos e absorção de luz Físico -químico a s Quebra 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 H2O2 Começa o dano químico. Radicais livres começam a reagir com os radicais metabólicos normais

29 Tempo e efeito da radiação
Estágio Tempo Ação Efeito Químico a 10-7 s Continua 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
Estágio Tempo Ação Efeito Químico e biológico coincidem 10-7 a 10 s Radicais secundários. Peróxidos orgânicos. Hidroperóxiodos H2O2 continuam a agir Muitas reações bioquímicas são interrompidas. Começa reparo do DNA Biológico 10 s a 10 h A 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


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