Radiação Corpuscular:

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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/l Partículas são ondas com l=h/mv (=0,015 nm para elétrons com v=5 107 m/s) Características Energia, poder de ionização, alcance

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

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

5 Rutherford’s Discovery of the Atomic Nucleus (1911)
He found that, once in a while, the a-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 Neutron: neutral particle; the mass = 1amu
Electron: charge = -1e; the mass = 1/2000 amu; Proton: charge = +1e; the mass = 1amu;

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

11 2s and 2p Orbitals 2s 2px 2py 2pz 2p 3 different configurations (m = -1,0,1)

12 3d Orbitals

13 Interação de radiação com a matéria
Interações de partículas carregadas: sobretudo com os elétrons dos átomos via forças Coulombianas. Alcance pequena Neutrons: interagem com os núcleos. Alcance grande EM: depende muito da energia (freqüência) do fóton, e do tipo de átomo efeito fotoélectrico (absorção do fóton) efeito Compton (espalhamento do fóton) 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 The generation of Characteristic X-rays
An energetic electron knocks an electron from the K shell. When an outer shell electron fills the vacancy, an x-ray characteristic of the type of atom is created. To create the characteristic x-ray, the minimal energy of an incoming electron must have to know out a K-shell electron entirely. En = -(13.6 eV)Z2/n2 (The Bohr model)

16 X-ray showing spiral fracture of the fibula

17 Computer-assisted tomography
(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.

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 X-ray Diffraction DNA structure Regular spacing Double helix Grating
Similarity 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 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 g, 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