1. INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO
COM A MATÉRIA
ESCALA DO TEMPO

2. Interação da radiação com a matéria
Radiação Eletromagnética (raios X e γ)
Partículas carregadas (e-, α, d, etc)
Nêutrons
Ionização: remoção completa de um ou mais
elétrons de valência
Excitação: os elétrons são levados a níveis com
energias mais altas

3. Interação com nêutrons
Classificação segundo a energia
lentos 0,03 eV < ∈n < 100 eV
intermediários 100 eV < ∈n < 10 eV
rápidos 10 keV < ∈n < 10 keV
alta energia ∈n > 10 MeV
ou
térmicos ∈n ≈ 0,025 eV
epitérmicos 1 eV <∈n < 100 keV
rápidos ∈n > 100 keV
Interagem por colisão direta com o núcleo

4. Interação com partículas carregadas
Pesadas α, p, d, etc
Leves e±
Partículas pesadas tem menor velocidade que um
elétron de mesma energia, portanto ionizarão um
número maior de átomos ao longo de seu percurso que
será aproximadamente linear.

5. Elétrons perdem energia através de uma série de
colisões que defletam do processo original, causando
uma série de ionizações secundárias.
elétron
incidente
absorvedor

6. Interação com raios X e γ
Raios γ são radiações eletromagnéticas que acompanham
transições nucleares.
Raios X são radiações eletromagnéticas que companham
transições eletrônicas.
Principais processos competitivos
Efeito fotoelétrico
Efeito Compton
Produção de pares

7. Efeito fotoelétrico
Acontece quando a radiação X,
transfere sua energia total para um
único elétron orbital ejetando-o do
átomo com velocidade (processo de
ionização). O processo de troca de
energia pela equação: Ec = h.f - Elig ,
sendo Ec a energia cinética, h.f a
energia do raio X incidente e Elig a
energia de ligação do elétron ao seu
orbital Este elétron expelido do átomo
é denominado fotoelétron e poderá
perder a energia recebida do fóton,
produzindo ionização em outros
átomos
A direção de saída do fotoelétron com
relação à de incidência do fóton, varia
com a energia deste.

8. Efeito Compton
Quando a energia da Radiação
X aumenta, o espalhamento
Compton torna-se mais
freqüente que o efeito
fotoelétrico. O efeito Compton é
a interação de um raio X com
um elétron orbital onde parte da
energia do raio X incidente é
transferida como energia
cinética para o elétron e o
restante é cedida para o fóton
espalhado, levando-se em
consideração também a energia
de ligação do elétron. O fóton
espalhado terá uma energia
menor e uma direção diferente
da incidente.

9. Produção de pares
A produção de pares ocorre somente quando fótons de energia igual
ou superior a 1,02 MeV passam próximos a núcleos de elevado
número atômico. Nesse caso, a radiação X interage com o núcleo e
desaparece, dando origem a um par elétron-pósitron com energia
cinética em diferente proporção. O pósitron e o elétron perderão sua
energia cinética pela ionização e excitação.

10. Energia do fóton nos processos competitivos
120
100
Z do absorvedor
Produção de
80 Efeito fotoelétrico pares
dominante dominante
60
40
Efeito Compton
20
dominante
0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 10 50 100
Energia do fóton, MeV

11. EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO
ESTOCÁSTICOS
São aqueles cuja probabilidade de ocorrer aumenta com a
dose, sem porém a existência de um limiar de dose.
Exemplos: efeitos hereditários, aparecimento de câncer
NÃO ESTOCÁSTICOS
São aqueles cuja severidade depende da dose e que
apresentam um limiar de dose. Exemplos: mortalidade
animal, distúrbios imunológicos.

12. Energia dos diferentes tipos de radiação
Comprimento de onda Energia do fóton Radiação
(m) (eV)
superior a 3 x 10-1 inferior a 4,1 x 10-6 Ondas de
radiofrequência
3 x 10-1  3 x 10-3 4,1 x 10-6  4,1 x 10-4 Microondas
3 x 10-3  7,6 x 10-7 4,1 x 10-4  1,6 Infravermelha
7,6 x 10-7  4 x 10-7 1,6  3,1 Luz visível
A-400  320nm
4 x 10 -7
 10 -8
3,1  123,2 Ultravioleta B-320  290 nm
C-290  200nm
inferior a 10-8 superior a 123,2 Raios X e γ

13. Escala do tempo do dano da radiação
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e
tratamento
Físico < 10-14 s Deposição de energia Excitação dos Nenhuma,
na água – orgânicos e compostos e somente
inorgânicos na absorção de blindagem
proporção luz externa como
aproximada das prevenção
massas
Físico 10-14 a Quebra das ligações: Começa o Reparo parcial
-químico 10-12 s S-H, O-H, N-H e C- dano químico. das ligações por
H. Radicais livres compostos –SH
Transferência de começam a presentes.
iôns. reagir com os Alguma
radicais proteção pode
Radiólise da água –
metabólicos ser dada pela
radicais livres –
normais injeção de
emissão de luz das
aditivos antes da
moléculas excitadas.
Formação de H2O2 irradiação

14. Escala do tempo do dano da radiação
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e
tratamento
Químico 10-12 a Continua a Começa o dano Proteção parcial
10-7 s reação dos ao RNA e DNA. por ‘scavengers’ e
radicais livres da Enzimas são antioxidantes.
água com inativadas e Catalase e
biomoléculas. ativadas. glutationa
Quebra da Depleção de – peroxidase
ligações C-C e C- SH. protegem contra
N. Radicais H2O2.
Peroxidação de
secundários. RSH protege
lipídeos.
Produtos estáveis inativação de
Dano em todas
começam a enzimas. Outros
as biomoléculas.
aparecer. sistemas
Toxicidade dos
Formação de produtos é enzimáticos
produtos tóxicos iniciada atuam. Terapia
com estes agentes
pode ser útil

15. Escala do tempo do dano da radiação
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e
tratamento
Químico e 10-7 a Radicais Muitas reações Tratamento
biológico 10 s secundários. bioquímicas são pós-irradiação
coincidem Peróxidos interrompidas. deveria
orgânicos. Começa reparo do começar
Hidroperóxiodos DNA
H2O2 continuam a
agir
Biológico 10 s a A maioria das Mitose das células é Tratamentos
10 h reações primárias diminuída. Reações
são completadas. bioquímicas
Reações bloqueadas.
secundárias Rompimento da
continuam membrana celular.
Começa o efeito
biológico

16. Escala aproximada do tempo dos eventos em
química das radiações

17. UNIDADES
RAD  unidade de dose absorvida sendo essa definida pela razão d∈/ dm,
onde d∈ é a energia média distribuída pela radiação à massa dm.
1 rad = 100 erg/g
GRAY  nova unidade de dose absorvida usada em substituição ao rad.
1Gy = 100 rad
ROENTGEN  unidade de exposição e está relacionada à habilidade de raios X
ionizarem o ar; para raios X e γ, uma exposição de IR resulta
numa dose absorvida de 1 rad em água ou tecido mole.
ELETRON VOLT  é a energia adquirida por um elétron ao atravessar uma
diferença de potencial de 1 v.
1 eV= 1,6 x 10-12 J

18. CURIE  é uma unidade de taxa de decaimento radioativo de um nuclídeo que
possui 3,7 x 1010 desintegrações/segundo.
1 Ci = 3,7 x 1010 desint./s
MEIA - VIDA  tempo médio para que metade dos átomos de um elemento
radioativo decaiam.
T 1/2 = (ln2)/λ , onde λ é a constante de decaimento
BEQUEREL  unidade de atividade
1 bq = 3,7 x 10-10 Ci
ROENTGEN EQUIVALENT MAN  unidade de dose que tenta expressar
todos os tipos de radiação numa escala comum.
DREM = DRAD x QF

19. RELAÇÕES DE UNIDADE
DL50/30 (seres humanos): 4 Gy = 400 rad = 4 Sv (para radiação eletromagnética)
1 mSv = 0,1 rem = 0,1 rad = 0,1 cGy (para radiação eletromagnética)
Antiga Nova Símbolo Relação
Dose rad gray Gy 1 rad = 1cGy
Dose rem sievert Sv 1 rem = 0,01 Sv
equivalente
Radioatividade Ci bequerel Bq 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq

20. DOSES LIMITES
TRABALHADORES: 50 mSv/ano ou média de
20mSv/5 anos
PÚBLICO: 1 mSv/ano

21. VALORES DE EXPOSIÇÃO NATURAL
RADÔNIO: 0,2 a 500 mSv/ano; (222Ra libera radônio)
BG NATURAL: 1 a 2 mSv/ano podendo chegar a 20 mSv/ano
MATERIAL DE CONSTRUÇÃO: 0,2 a 1 m Sv/ano
USINA NUCLEAR: 0,001 a 0,01 mSv/ano
RX DE TÓRAX: 0,05 a 0,2 mSv/exame
LEITE PODE CONSUMIR ATÉ : 100 Bq/l
CARNE PODE CONSUMIR ATÉ: 300 bq/kg (podendo chegar a 1000
em alguns países)

22. Comparação das doses de exposição

23. Exposição humana à radiação - acidentes nucleares
BOMBA DE NAGAZAKI ACIDENTE DE CHERNOBIL
73.884 Mortes 2 Mortos em 1 dia
74.909 Feridos 29 Mortos em 2-120
11.574 Casas queimadas 200 Sobreviventes
5.509 Casa metade destruídas 400.000 Não afetados porém
50.000 Casas parcialmente expostos
destruídas

24. BOMBA DE BOMBA DE
HIROSHIMA NAGAZAKI
45.000 Mortos em 1 dia 22.000
19.000 Mortos em 2-120 dias 17.000
72.000 Sobreviventes 25.000
119.000 Não afetados 110.000
255.000 População 174.000

25. Qual a exposição natural que sofremos diariamente?

26. Expectativa de perda de vida por diversos motivos
CAUSA DIAS CAUSA DIAS
Ser homem solteiro 3500 Afogamento 41
Homem fumante 2250 Trab. ocup. com mat. rad. 40
Doenças do coração 2100 Quedas 30
Ser mulher solteira 1600 Acidentes com pedestres 37
Ter sobrepeso em 30% 1300 Trab. seguro – acidentes 30
Ser mineiro de carvão 1100 Fogo – queimaduras 27
Ter câncer 980 Geração de energia 24
Ter sobrepeso em 20% 900 Uso ilícito de drogas 18
Escolaridade (8a. Série) 850 Envenenamento (sol. – líq) 17
Mulher fumante 800 Sufocamento 13
Ser pobre 700 Acid. com armas de fogo 11
Hemorragia cerebral 520 Radiação natural 8
Viver em estado desfavorável 500 Raios X médicos 6
Fumar charutos 330 Envenenamento (gás) 7
Acidentes em trab. arriscado 300 Café 6
Fumar cachimbo 220 Anticoncepcionais 5
Comer 100 cal/dia A MAIS 210 Acidentes c/ bicicletas, motos 5
Acidentes com veículos mot. 207 Combinação de todas catástrofes 3,5
Pneumonia – gripes 141 Bebidas dietéticas 2
Alcoolismo 130 Acidentes com reatores 2
Acidentes domésticos 95 Radiação da ind. nuclear 9
Suicídios 95 Teste papanicolau p/ mulher -4
Diabete 95 Alarme de fumaça nos lares -10
Homicídios 90 Sistema protetor em carros -50
Uso impróprio de drogas 90 Melhoria em segurança (1966-1976) -110
Acidentes de trabalho 74 Unidade móvel cardio-clín. -125

27. Energia da radiação para causar dano
O efeito
biológico da
radiação não
se deve à
quantidade de
energia
absorvida, mas
ao tamanho do
fóton ou a
quantidade de
energia
armazenada