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Radiação Corpuscular: alfa (He ++ ), beta (elétrons, pósitrons), nêutrons Eletromagnética: Luz, raios X, radiação gama Partículas e ondas Onda é partícula.

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1 Radiação Corpuscular: alfa (He ++ ), beta (elétrons, pósitrons), nêutrons Eletromagnética: Luz, raios X, radiação gama Partículas e ondas Onda é partícula e vice versa dependendo qual experiência você faz Ondas EM são partículas com E = hf = hc/ Partículas são ondas com =h/mv (=0,015 nm para elétrons com v= m/s) Características Energia, poder de ionização, alcance

2 Ondas electromagnéticas Velocidade constante Luz, raios-X, raios-

3

4 Fontes desintegração (fissão) nuclear aceleradores Estrutura da matéria Interação de radiação com a matéria

5 Rutherfords Discovery of the Atomic Nucleus (1911) He found that, once in a while, the -particles were scattered backwards by the target

6 In the nuclear atom a small positively charged nucleus (radius ~ m), is surrounded at relatively large distances (radius ~ m) by a number of electrons.

7 Structure of Atoms Proton: charge = +1e; the mass = 1amu; Neutron: neutral particle; the mass = 1amu Electron: charge = -1e; the mass = 1/2000 amu;

8 Íons :

9 The results from quantum mechanics show that electrons do not travel in circular orbits. What does an atomic orbit look like?

10 1s Orbital The region where an electron in 1s orbit is most likely to be found. Main shell

11 2s and 2p Orbitals 2p 3 different configurations (m = -1,0,1) 2s2s 2p x 2p y 2p z

12 3d Orbitals

13 Interação de radiação com a matéria n Interações de partículas carregadas: sobretudo com os elétrons dos átomos via forças Coulombianas. Alcance pequena n Neutrons: interagem com os núcleos. Alcance grande n EM: depende muito da energia (freqüência) do fóton, e do tipo de átomo n efeito fotoélectrico (absorção do fóton) n efeito Compton (espalhamento do fóton) n produção de pares e - - e + Alcance grande para energias altas (raio X, gama)

14 X-rays X-rays were discovered by Wilhelm K. Roentgen (1845– 1923), In an X-ray tube, electrons are emitted by a heated filament, accelerate through a large potential difference V, and strike a metal target. The X-rays originate when the electrons interact with the metal target.

15 (a)An energetic electron knocks an electron from the K shell. (b)When an outer shell electron fills the vacancy, an x-ray characteristic of the type of atom is created. (c)To create the characteristic x- ray, the minimal energy of an incoming electron must have to know out a K-shell electron entirely. n =1 n = 2 n = 3 E n = -(13.6 eV)Z 2 /n 2 (The Bohr model) The generation of Characteristic X-rays

16 X-ray showing spiral fracture of the fibula

17 (a) In CAT (computer-assisted tomography) scanning, a fanned-out array of X-ray beams is sent through the patient from different orientations. (b) A patient being positioned in a CAT scanner. Computer-assisted tomography

18 (a) This two-dimensional CAT scan of a brain reveals a large intracranial tumor (colored purple). (b) This three-dimensional CAT scan reveals an arachnoid cyst (colored yellow) within a skull.

19 DNA structure Double helix Grating Similarity X-ray Diffraction Regular spacing Light Object (DNA) Image (diffraction pattern)

20 Efeitos biológicos da radiação –Não ionizantes: energias baixas, efeitos em nível molecular. Exemplo : radiação UV –ionizantes : energias altas, efeitos em nível atômico. –Mas não tem relação direta entre os danos e a energia da partícula –Danos às células, DNA, hereditários –Depende do tipo de tecido n Introduzir conceito de Dose –Exposição : ionização produzido no ar / massa [Roentgen] –Dose absorvida : energia absorvida / massa [gray] –Dose equivalente : dose absorvida vezes Q [sievert] Q=1 para, raio X, elétrons Q=10 para nêutrons e prótons Q=20 para alfa

21 Radioterapia Os tecidos normais tendem a repopular as regiões irradiadas com mais facilidade que os tumorais

22 Braquiterapia : fontes radioativas perto do tumor Teleterapia : fonte de radiação é externa ao paciente Aceleradores : elétrons e raio X raios gama : fontes radioativas


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