A RADIAÇÃO IONIZANTE. O que é? Fontes de radiação Efeitos biológicos

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1 A RADIAÇÃO IONIZANTE O que é? Fontes de radiação Efeitos biológicos Palestra introdutória Curso de Física da Radiação I -2004/1 Resp.: Prof. Stenio Dore

2 O que é radiação? Def. abrangente: É o transporte de energia de um ponto a outro do espaço, por meio de um campo periódico ou por partículas sub-atômicas Comentário: é geral, inclui ondas mecânicas (como o ultrassom) e eletromagnéticas que estão associadas a um campo periódico, mas também a radiação nuclear associada a partículas com massa. Nota: a restrição a partículas subatômicas, exclui por exemplo os feixes atômicos e moleculares, bem como objetos macroscópicos como projéteis de uma arma. A relatividade nos mostra que transporte de energia e o de massa são indissociáveis. A mecânica quântica nos mostra que campos periódicos eletromagnéticos (ondas) estão associados a partículas (sem massa) e que partículas subatômicas com massa estão associadas a ondas. O círculo se fecha. IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 2

3 Fótons: Espectro Eletromagnético 400 nm Raios Gama Raios-X IONIZANTE Frequencia(Hz) Ultravioleta Visivel Infravermelho Microondas Ondas curtas de rádio Comprimento Espectro Visível TV efm AM Ondas longas de rádio 700 nm IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 3

4 1895 Röntgen: raios X 1896 Becquerel: radioatividade 1898 Pierre e Marie Curie: radium 1900 Paul Villard : raios gama 1903 Rutherford: alfa e beta; modelo atômico 1932 Chadwick: neutron Röntgen Becquerel Marie Curie Rutherford IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 4

5 IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 5

6 IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 6

7 Átomo: 10-8 cm Núcleo: cm IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 7

8 IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 8

9 O que é radiação ionizante?! É aquela capaz de arrancar elétrons de átomos ou moléculas, produzindo íons Exemplos: raios- X, gama, alfa,, beta, neutrons A partir de 4 ev é possível ionizar-se um átomo (Cs). Por Planck, λ = hc/e = 320nm. De 10 a 400 nm, aproximadamente, fica a região do ultra-violeta, radiação menos penetrante que a vísivel, não sendo considerada no contexto da física radiológica. IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 9

10 IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 10

11 Radiação alfa! São núcleos de He de alta energia emitidos por núcleos de elementos pesados! Energias em geral na faixa 4-84 MeV! Curta penetração na matéria " alguns cm no ar " alguns microns em tecido biológico (menos que a camada externa de células mortas)! Fácil blindagem! Muito perigosa se dentro do corpo IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 11

12 Radiação beta! Elétrons de alta energia emitidos por núcleos! Ampla faixa de energias, dependente da espécie nuclear particular! Moderadamente penetrantes "até alguns metros no ar "milímetros em tecido IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 12

13 Radiação gama! Radiação eletromagnética (fótons) emitida do núcleo! Energias específicas que identificam a espécie nuclear emissora! Muito penetrantes (muitos metros no ar)! Difícil blindagem, em geral chumbo! Menor produção de ions que α ou β IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 13

14 Raios X! Radiação eletromagnética (fótons) emitida pela camada eletrônica (não nuclear), ou! Produzida pelo impacto de elétrons energéticos sobre um alvo (máquina de raios X)! Dificuldades de blindagem e poder de penetração semelhante ao da radiação gama IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 14

15 Neutrons! Partícula neutra pesada (massa quase igual à do próton) emitida do núcleo! Pode ser muito penetrante! Blindagem especial (elementos leves) IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 15

16 Materiais radioativos! Materiais que emitem radiação ionizante! Químicamente idênticos aos seus correspondentes não radioativos! Comportam-se no corpo da mesma forma que seus correspondentes não radioativos (por exemplo, o iodo radioativo vai para a tireóide como o iodo estável) IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 16

17 Contaminação radioativa! Materiais radioativos dentro ou sobre lugares onde não são desejados, incluindo o ambiente, prédios e pessoas! Uma pessoa está externamente contaminada se os materiais estiverem sobre a pele ou roupa! Uma pessoa está internamente contaminada se os materiais estiverem dentro do corpo (inalados, ingeridos, ou absorvidos através de ferimentos) IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 17

18 Grandezas e Medidas! Atividade refere-se apenas a materiais radioativos = número de desintegrações por segundo na amostra. Unidade: bequerel (Bq). 1 Bq corresponde a 1 desintegração por segundo. (1 Ci = Bq)! Dose refere-se à energia absorvida por exposição à radiação. Corresponde à energia média cedida pela radiação ionizante à matéria, por unidade de massa da matéria. Unidade: Gray (Gy). 1 Gy corresponde a 1 Joule por kilograma (J/kg).! Dose equivalente: Leva em conta a diferença do dano causado pelos diversos tipos de radiação. Unidade: Sievert (Sv) 1 Sv = dose (Gy). fator de qualidade : " 25 para α; 2 para β com energia inferior a 30 kev " 1 para β com energia superior a 30 kev; 1 para γ IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 18

19 Sensibilidade dos tecidos! O dano causado por uma dose equivalente varia de parte para parte do corpo. Baseado em estatísticas, é possível estabelecer um fator de risco para mortalidade para cada tipo de tecido irradiado risco de morte = fator de risco. dose equivalente! pessoas, dose equivalente de 1 msv/ano na medula óssea (fator de risco= 0.002/Sv), ao final de 1 ano o número de mortes esperado = 2. TECIDO/ÓRGÃO FATOR DE RISCO(Sv -1 ) gônadas mamas medula óssea pulmão tireóide osso restante IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 19

20 Efeitos nos tecidos! A ionização produz elétrons livres e íons positivos, resultando na quebra de moléculas! Formam-se também radicais livres, isto é, átomos ou molecúlas com elétrons desemparelhados em suas camadas externas, fortemente reativos químicamente! Estas moléculas podem pertencer a partes vitais da célula, como o DNA IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 20

21 Danos biológicos! Dependem do tipo de radiação utilizada! Da energia da radiação! Do órgão ou tecido sobre o qual incide a radiação! Há efeitos de curto e longo prazo! Há efeitos somáticos e genéticos IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 21

22 CONTRIBUIÇÕES PARA O NÚMERO DE MORTES ANUAIS NOS EUA (1980) CAUSA NÚMERO DE MORTES fumo bebida alcoólica veículos motorizados motocicleta afogamento cirurgia raios X bicicleta contraceptivo 150 avião comercial 130 IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 22

23 LIMITES DE DOSE RECOMENDADOS ano país recomendação (msv/ano) 1924 França Grã-Bretanha ICRU ICRP Grã-Bretanha Grã-Bretanha ICRP ICRP CNEN ICRP 15 ICRU: International Commission of Radiation Units and Measurements ICRP: International Commission on Radiation Protection - Limites ICRP não levam em conta radiação ambiente - Limites são para corpo inteiro. Para a pele é de 30 msv e para ossos 75 msv IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 23

24 DOSES DE PELE EM DIVERSOS PROCEDIMENTOS RADIOLÓGICOS PROCEDIMENTO DOSE (msv) cabeça angiografia cerebral tomografia computadorizada tórax 0.7 espinha 16 fígado 7.5 abreugrafia 200 Sintomas agudos acima de 1 Sv (1400 radiografias do tórax) Radioterapia: pode chegar a 50 Sv (em corpo inteiro > letal ) IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 24

25 FAIXA SUBCLÍNICA FAIXA TERAPÊUTICA FAIXA LETAL DOSE 0 A 1 SV 1 A 2 SV 2 A 6 SV 6 A 10 SV 10 A 50 SV >50 SV CUIDADOS - OBSERVAÇÃO TRATAMENTO TRATAMENTO TRATAMENTO PALIATIVO TRATAMENTO PALIATIVO CLÍNICA (EFICAZ) (RESULTADOS VARIAVEIS) % DAS PESSOAS 0 ENTRE 5 E SUJEITAS A VÔMITOS TEMPO DE - 3 HS 2 HS 1 H 30 MINUTOS 30 MINUTOS APARECIMENTO DE SINTOMAS SINTOMAS - LEUCOPENIA LEUCOPENIA GRAVE, PÚRPURA, DIARRÉIA, FEBRE, CONVULSÕES, SONOLÊNCIA, FALTA LEVE HEMORRAGIA, INFECÇÃO, DESEQUILÍBRIO DE COORDENAÇÃO MOTORA DEPILAÇÃO ELETROILÍTICO % DE MORTE A A A A 100 A MORTE OCORRE EM MESES 2 SEMANAS 2 DIAS "CAUSA MORTIS" HEMORRAGIAS INFECÇÕES COLAPSO CIRCULATÓRIO DIFICULDADES RESPIRATÓRIAS, EDEMA CEREBRAL IF-UFRJ- Física da Radiação I -2004/1 25

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