- O que é radiação?
- Origem das radiações?
- Como interagem com o corpo
humano?
- Como podemos utilizá-las?
Radiação
Corresponde a uma propagação de energia, sendo
dividida geralmente em dois grupos: Radiação corpuscular e
Radiação eletromagnética
Energia de uma partícula:
1 2
Ec  mv
2
Energia de uma onda eletromagnética:
cf
E  h. f
Dualidade onda-partícula:
mv 
h  6,63x1034 J .s  4,14x1015 eV .s,
h

c  3x108 m / s
Tipos de Radiação
Dependendo da quantidade de energia, uma radiação pode ser
descrita como não ionizante ou ionizante.
Radiações não ionizantes possuem relativamente baixa energia.
Ondas eletromagnéticas como a luz, calor e ondas de rádio são
formas comuns de radiações não ionizantes.
Altos níveis de energia, radiações ionizantes, são originadas do
núcleo de átomos radioativos podendo alterar o estado físico de
um átomo. Radiações ionizantes: alfa, beta e gama e raio x
Origem das radiações
Modelo de Bohr
a ) Um sistema atômico possui um número de
estados (camadas) nos quais os elétrons não
emitem radiação. São chamados de estados
estacionários do sistema, isto é, a energia
permanece constante.
b) Qualquer emissão ou absorção de radiação
deve corresponder à uma transição entre dois
estados estacionários. A variação de energia entre
dois estados estacionários determina a energia
associada.
O elétron irradia quando salta de um estado estacionário para
outro mais interno, sendo a energia irradiada dada por
E = hf = Ei-Ef,
onde h é a constante de Planck (6.63 x 10-34 J.s = 4.14 x 10-15
ev.s), f é a freqüência da radiação emitida, Ei e Ef são energias
dos estados inicial e final.
Origem das radiações
Núcleo atômico: Constituído basicamente de prótons e nêutrons
-O número de prótons determina o número atômico e é representado por Z
-A massa de um átomo é dado por A=Z+N onde N é o número de nêutrons
A identificação dos elementos químicos é dado por Z e A.
Ex:
possui Z=92, A=238 e N=238-92=146
-Alterar Z significa alterar o elemento químico. Ex: Z=92 > Urânio, Z=91 > Proctanídeo
-Alterar A não significa alterar o elemento. Ex:
muda os nêutrons: isótopos
Radioatividade: (Instabilidade) Atividade capaz de
emitir radiação
Emissão de radiação decorrente de decaimento ocorrido no núcleo
atômico. Núcleos de determinados elementos químicos emitem
espontaneamente radiações. Esses elementos são chamados radiativos
Os elementos radioativos são
todos que tem Z > 82 e
emitem três espécies de
radiações: , β e γ
: carga positiva, núcleos de
Hélio
β: carga negativa, corrente de
elétrons
γ: não possui carga, radiação
eletromagnética
Partículas 
Constituída por 2 prótons e 2 nêutrons. O número atômico fica reduzido de 2
unidades e a massa de 4 unidades. O urânio 238 é um emissor .
Com a emissão de uma partícula , o urânio transforma-se no elemento Tório 234.
Quando o número de prótons e
nêutrons é elevado, o núcleo
pode se tornar instável
devido à repulsão elétrica entre
os prótons, que pode superar a
força nuclear atrativa. Nesses
casos pode ocorrer a emissão
pelo núcleo de partículas alfa.
As partículas Alfa, podem ser facilmente detidas, até mesmo por uma folha de papel, elas em geral
não conseguem ultrapassar as camadas externas de células mortas da pele de uma pessoa,
sendo assim praticamente inofensivas. Entretanto podem ocasionalmente, penetrar no organismo
através de um ferimento ou por aspiração, provocando, nesse caso lesões graves. Têm baixa
velocidade comparada a velocidade da luz (20 000 km/s).
A radiação beta ou partícula :
É uma forma de radiação emitida por certos tipos de núcleos radiativos. O
decaimento beta é amplamente utilizado na medicina para o tratamento de câncer e
diagnósticos médicos.
Esta radiação corresponde a elétrons de alta energia ou pósitrons emitidos de
núcleos atômicos num processo conhecido como decaimento beta. Existem duas
formas de decaimento beta, β− e β+.
a)No decaimento β−, um nêutron é convertido num próton, com emissão de um
elétron e de um antineutrino de elétron:
_

e
n  p  e 
b)No decaimento β+, um próton é convertido num nêutron, com a emissão de um
pósítron, e de um neutrino de elétron:
energia  p  n  e  e

Partículas beta têm um alcance de aproximadamente 10 vezes maior do que
partículas alfa. Elas são completamente paradas por uns poucos milímetros de
alumínio.
Radiação gama (γ)
Ao contrário das radiações Alfa e Beta, que são constituídas por partículas, a radiação
gama é formada por ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos instáveis.
EX:O Césio-137 ao emitir uma partícula Beta, seus núcleos se transformam em Bário137. No entanto, pode acontecer de, mesmo com a emissão, o núcleo resultante não
eliminar toda a energia de que precisaria para se estabilizar. A emissão de uma onda
eletromagnética (radiação gama) ajuda um núcleo instável a se estabilizar.
É importante dizer que, das várias ondas eletromagnéticas (radiação gama, raios-X,
microondas, luz visível, etc), apenas os raios gama são emitidos pelos núcleos
atômicos.
Os raios gama são extremamente penetrantes, sendo detido somente por uma parede
de concreto ou metal. Têm velocidade igual à velocidade da luz (300 000 km/s).
Raios-X
Para obter-se raios-X, uma máquina acelera
elétrons e os faz colidir contra uma placa de
chumbo, ou outro material. Na colisão, os elétrons
perdem a energia cinética, ocorrendo uma
transformação em calor (quase a totalidade) e um
pouco de raios-X.
Estes raios atravessam corpos que, para a luz
habitual, são opacos. O expoente de absorção
deles é proporcional à densidade da substância.
Por isso, com o auxílio dos raios X é possível obter uma fotografia dos órgãos
internos do homem. Nestas fotografias, distinguem-se bem os ossos do
esqueleto e detectam-se diferentes deformações dos tecidos brandos.
A grande capacidade de penetração dos raios X e as suas outras particularidades
estão ligadas ao fato de eles terem um comprimento de onda muito pequeno.
Poder de penetração
Aplicações
a)Saúde
Radioterapia
Consiste na utilização da radiação gama ou raios X para o tratamento de tumores, eliminando
células cancerígenas e impedindo o seu crescimento. O tratamento consiste na aplicação
programada de doses elevadas de radiação, com a finalidade de atingir as células cancerígenas,
causando o menor dano possível aos tecidos intermediários ou adjacentes.
Braquiterapia
Trata-se de radioterapia localizada para tipos específicos de tumores e em locais específicos do
corpo humano. Para isso são utilizadas fontes radioativas emissoras de radiação gama de baixa
e média energia. A principal vantagem é devido à proximidade da fonte radioativa. Esta afeta
mais precisamente as células cancerígenas e danifica menos os tecidos e órgãos próximos.
Aplicadores
São fontes radioativas de emissão beta distribuídas numa superfície. Muito usado em aplicadores
dermatológicos e oftalmológicos. O princípio de operação é a aceleração do processo de
cicatrização de tecidos submetidos a cirurgias, evitando sangramentos, de modo semelhante a
uma cauterização superficial. A atividade das fontes radioativas é baixa e não oferece risco de
acidente significativo sob o ponto de vista radiológico.
Radioisótopos
Existem terapias medicamentosas que contêm radioisótopos que são administrados ao paciente
por meio de ingestão ou injeção, com a garantia da sua deposição preferencial em determinado
órgão ou tecido do corpo humano. EX: isótopos de iodo para o tratamento do câncer na tiróide.
b)Diagnóstico:
Radiografia
A radiografia é uma imagem obtida, por um feixe de raios X ou raios gama que atravessa a região
de estudo e interage com uma emulsão fotográfica ou tela fluorescente. Para evitar exposição
desnecessária, deve-se ficar o mais distante possível, no momento do disparo do feixe ou
protegido por um biombo com blindagem de chumbo.
Mamografia
Auxilia na prevenção e na redução de mortes por câncer de mama. Como o tecido da mama é
difícil de ser examinado com o uso de radiação penetrante, devido às pequenas diferenças de
densidade e textura de seus componentes como o tecido adiposo, a mamografia possibilita
somente suspeitar e não diagnosticar um tumor maligno. O diagnóstico é complementado pelo
uso da biópsia e ultrasonografia. A imagem é obtida com o uso de um feixe de raios X de baixa
energia, produzidos em tubos especiais, após a mama ser comprimida entre duas placas. O risco
associado à exposição à radiação é mínimo, principalmente quando comparado com o benefício
obtido.
Proteção radiológica
Devido aos danos biológicos causados pela exposição à radiação, foi necessário
estabelecer meios de proteção aos que trabalham com radiação e a população em geral
Três grandezas físicas são definidas para medir a radiação
1- Exposição (X)
2- Dose Absorvida (D)
3- Dose Equivalente (H)
1- Exposição (X): Raios x e raios γ
Q
X 
m
Onde ΔQ é a soma das cargas elétricas de todos os
íons produzidos no ar quando todos os elétrons
arrancados pelos fótons são completamente freados
num elemento de volume de ar cuja massa é Δm
A unidade de exposição é o roentgen (R):
1R=2,58x10-4 C/kg
EX: Um feixe de raios x ioniza átomos de um material sendo que na interação, 3x105 elétrons são ejetados
deste material. Sabendo que estes elétrons emitidos são completamente freados por uma massa de ar de
102 kg, calcule a exposição a que está submetido este material.
2- Dose Absorvida (D): Mais adequada as mudanças químicas e biológicas que ocorrem, por
exemplo, no tecido exposto à radiação. Definida como sendo a energia E absorvida da
radiação pela massa m do observador.
E
D
m
A unidade de dose absorvida é gray (Gy): 1 Gy = 1 J/kg
EX: Injeta-se intravenosamente mercúrio-197 que emite radiação gama em um paciente com 74kg. Calcule
a dose absorvida pelo paciente se a energia total absorvida pelo organismo do paciente for 7,4x10-2 J.
3- Dose Equivalente (H): Os efeitos químicos e biológicos que ocorrem num meio exposto à
radiação dependem não só da dose absorvida, mas também do tipo de radiação incidente.
EX: O dano causado em uma pessoa será diferente para uma mesma dose de radiação
gama ou nêutrons.
Para levar em conta estes fatores, foi definido H como sendo o produto da dose
absorvida D pelo fator de qualidade Q (adimensional) onde Q está relacionado aos maiores
danos biológicos.
Tipo de radiação
H = D.Q
A unidade de dose equivalente é
o sievert (Si)
Fator de qualidade Q
Raios x, gama e elétrons
1
Nêutrons e prótons
10
Partículas alfa e de
carga superior a 1
20
EX: Uma pessoa ingere uma pequena quantidade de trítio que emite radiação beta de 18kev. A dose média
absorvida pelo tracto gastrintestinal é de 500 mGy. Determine a dose equivalente.
Limites Máximos Permissíveis (LMP):
Diferentes para quem trabalha com radiação, do público em geral. Limite anual de 50 mSv
para os que trabalham com radiação. Limite de 5 mSv para indivíduos do público em geral.
EX: Determine a dose equivalente máxima permissível por hora um trabalhador com radiação.
LMP 
50mSv
mSv
 0, 025
50 semanas x 40 h/semana
h
Precauções para trabalhadores
Exposição interna
a) Usar máscaras evitando a inalação de gases radioativos
b) Não pipetar com a boca, não colocar dedos na boca e não fumar nos locais de trabalho.
Lavar as mãos com água e sabão
c) Utilizar luvas e roupas especiais pois alguns produtos como o trítio podem ser
absorvidos pelo organismo através da pele, principalmente quando houver cortes ou
arranhões
Exposição externa
Três fatores: tempo, distância e blindagem
De forma geral, a exposição X é diretamente proporcional ao tempo e inversamente
proporcional ao quadrado da distância em relação a fonte, isto é:
kt
X 2
d
Onde k é uma constante que depende da fonte.
Como minimizar os efeitos da radiação as exposições externas
a. Permanecer o mínimo tempo possível próximo à fonte de radiação,
b. Trabalhar à máxima distância possível da fonte,
c. Usar blindagens adequadas, para diminuir ou para atenuar
completamente a radiação
EX: A taxa de dose equivalente para um trabalhador com radiação gama é de 1,5 mSv/h a
1m da fonte. Sabendo-se que a máxima taxa de dose equivalente permissível para este
trabalhador é de 0,025mSv/h, a que distância da fonte ele poderá permanecer?
- O que é radiação?
- Origem das radiações?
- Como interagem com o corpo
humano?
- Como podemos utilizá-las?
Teste 1: Qual a relação entre as órbitas eletrônicas e a emissão
luminosa proposta por Bohr?
Teste 2: Por que a maior parte das partículas alfa lançadas contra
uma fina folha de ouro emergem dela praticamente sem sofrer
desvio?
Teste 3: Por que algumas das partículas alfa arremessadas contra
a fina folha de ouro ricocheteiam nela?
Teste 4: Qual o número de prótons e de nêutrons de um elemento
radioativo que emite uma partícula alfa