Radiação Corpuscular: alfa (He ++ ), beta (elétrons, pósitrons), nêutrons Eletromagnética:...
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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
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Ondas electromagnéticas
Velocidade constante
00
1
c
Luz, raios-X, raios-
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Fontes
desintegração (fissão) nuclear
aceleradores
Estrutura da matéria
Interação de radiação com a matéria
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Rutherford’s Discovery of the Atomic Nucleus (1911)
He found that, once in a while, the -particles were scattered backwards by the target
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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.
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Structure of Atoms
Proton: charge = +1e; the mass = 1amu;
Neutron: neutral particle; the mass = 1amu
Electron: charge = -1e; the mass = 1/2000 amu;
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Íons :
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The results from quantum mechanics show that electrons do not travel in circular orbits.
What does an atomic orbit look like?
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1s Orbital
The region where an electron in 1s orbit is most likely to be found.
Main shell
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2s and 2p Orbitals
2p 3 different configurations (m = -1,0,1)
2s
2px 2py 2pz
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3d Orbitals
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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)
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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.
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(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
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X-ray showing spiral fracture of the fibula
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(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
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(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.
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DNA structure
Double helix GratingSimilarity
X-ray Diffraction
Regular spacing
Light Object (DNA)
Image (diffraction pattern)
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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
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Radioterapia
“Os tecidos normais tendem a repopular as regiões irradiadas com mais facilidade que os tumorais”
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Braquiterapia : fontes radioativas perto do tumor
Teleterapia : fonte de radiação é externa ao paciente
Aceleradores : elétrons e raio X
raios gama : fontes radioativas