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=5 107 m/s)
Características
Energia, poder de ionização, alcance
Ondas electromagnéticas
Velocidade constante
00
1
c
Luz, raios-X, raios-
Fontes
desintegração (fissão) nuclear
aceleradores
Estrutura da matéria
Interação de radiação com a matéria
Rutherford’s Discovery of the Atomic Nucleus (1911)
He found that, once in a while, the -particles were scattered backwards by the target
In the nuclear atom a small positively charged nucleus (radius ~ 10-15 m), is surrounded at relatively large distances (radius ~ 10-10 m) by a number of electrons.
Structure of Atoms
Proton: charge = +1e; the mass = 1amu;
Neutron: neutral particle; the mass = 1amu
Electron: charge = -1e; the mass = 1/2000 amu;
Íons :
The results from quantum mechanics show that electrons do not travel in circular orbits.
What does an atomic orbit look like?
1s Orbital
The region where an electron in 1s orbit is most likely to be found.
Main shell
2s and 2p Orbitals
2p 3 different configurations (m = -1,0,1)
2s
2px 2py 2pz
3d Orbitals
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)
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.
(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
En = -(13.6 eV)Z2/n2
(The Bohr model)
The generation of Characteristic X-rays
X-ray showing spiral fracture of the fibula
(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
(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.
DNA structure
Double helix GratingSimilarity
X-ray Diffraction
Regular spacing
Light Object (DNA)
Image (diffraction pattern)
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 , raio X, elétrons• Q=10 para nêutrons e prótons• Q=20 para alfa
Radioterapia
“Os tecidos normais tendem a repopular as regiões irradiadas com mais facilidade que os tumorais”
Braquiterapia : fontes radioativas perto do tumor
Teleterapia : fonte de radiação é externa ao paciente
Aceleradores : elétrons e raio X
raios gama : fontes radioativas