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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ

CAMPUS TUCURUÍ

DISCIPLINA: BIOFISICA

PROFESSOR: HELDER

JOSE RIBAMAR DOS SANTSO SILVA

TIPOS DE RADIAÇÕES E SUAS APLICAÇÕES, DIAGOSTICOS, TRATAMENTO EM SERES HUMANOS E SEUS PERIGOS

TUCURUÍ

2013

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ

CAMPUS TUCURUÍ

JOSE RIBAMAR DOS SANTSO SILVA

TIPOS DE RADIAÇÕES E SUAS APLICAÇÕES, DIAGOSTICOS, TRATAMENTO EM SERES HUMANOS E SEUS PERIGOS

Trabalho apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará- Campus Tucuruí, sob orientação do Professor Helder na disciplina Biofísica, para obtenção parcial de nota final na referida disciplina.

TUCURUÍ

2013.

Sumário

INTRODUÇÃO

São ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com alta velocidade e portando energia, eventualmente carga elétrica e magnética, e que, ao interagir podem produzir variados efeitos sobre a matéria.

Elas podem ser geradas por fontes naturais ou por dispositivos construídos pelo homem. Possuem energia variável desde valores pequenos até muito elevados. As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microndas, ondas de rádio AM e FM, radar, laser, raios X e radiação gama.

As radiações sob a forma de partículas, com massa, carga elétrica, carga magnética mais comuns são, feixes de elétrons, feixes de prótons, radiação beta, radiação alfa. Das radiações particuladas sem carga elétrica, a mais conhecida é o nêutron.

A radioatividade é um fenômeno pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos são capazes de emitir, espontaneamente ou não, através de seus núcleos, determinadas partículas e/ou ondas (que recebem a denominação genérica de ‘radiações’), as quais têm a propriedade de sensibilizar placas fotográficas, ionizar gases e substâncias, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária etc.

A radioatividade é uma forma de energia nuclear e sua forma natural ocorre espontaneamente na natureza. Isto se deve, pois alguns átomos, tais como os do Urânio (U), Rádio (Ra) e Tório (Th) são naturalmente grandes e “instáveis”, perdendo (emitindo) constantemente radiações.

Na área da saúde, esta propriedade dos núcleos atômicos é utilizada com diversas finalidades, sejam elas diagnósticas ou terapêuticas. De uma forma geral, a radioterapia (principalmente) e a radiologia são as áreas médicas que mais se beneficiam dos efeitos das radiações. Mapeamento com radiofármacos, radioterapia, braquiterapia, uso de aplicadores e radioisótopos são exemplos da utilização da radioatividade na medicina.

Mas a aplicação da radioatividade vai muito além da saúde. Na indústria e na agricultura, por exemplo, diversos processos são realizados graças a esta propriedade atômica.

Para se ter uma idéia da diversidade do seu uso na indústria, o controle de qualidade da textura e das partes soldadas de tubulações, chapas metálicas e peças fundidas pode ser feito pelo processo de gamagrafia, uma espécie de radiografia industrial, onde ao invés de raios-X são utilizados radiação gama de média e alta energia.

Outros exemplos são os medidores nucleares (p.ex., os medidores de nível - para realizar o controle do nível correto de uma bebida embalada num envólucro de alumínio utiliza-se uma fonte radioativa de baixa atividade (100 mCi) e um detector). As “latinhas” enfileiradas numa correia transportadora de alta velocidade interceptam o feixe de radiação que sai da fonte e é registrado no detector. Se o líquido estiver acima do nível estabelecido, o feixe será atenuado bastante em comparação com a presença só de gás, quando um pouco vazia.

Quando não preencher o requisito, uma pequena alavanca retira a lata do roteiro de empacotamento), os irradiadores industriais de grande porte (para esterilização biológica) e os aceleradores de elétrons.

Na agricultura, podemos citar a utilização de fertilizantes marcados com Fósforo-32 (32P) radioativo - que pode indicar a velocidade de captação dos nutrientes do solo pelas plantas -, além de processos que promovem a conservação de alimentos e insumos agrícolas por irradiação. Outras formas de utilização da radioatividade incluem a geocronologia e datação (p.ex., Carbono-14), e a geração de energia (reatores nucleares, como os utilizados nas usinas de Angra I e II).

HISTÓRICO

O esquecimento de uma rocha de urânio sobre um filme fotográfico virgem, levou à descoberta de um fenômeno interessante: o filme foi queimado por alguma “coisa”, na época chamada de raios ou radiações.

Essa descoberta foi chamada posteriormente de radioatividade e os elementos que apresentam essa propriedade foram chamados de elementos radioativos. A palavra radioatividade vem do latim: radius (= "raio") e é a desintegração espontânea do núcleo atômico de alguns elementos, resultando em emissão de radiação.

A radiação é emitida por muitos outros elementos, além do urânio, - rádio, potássio, tório, carbono e iodo são apenas alguns desses elementos - chamados radioativos. Toda a radiação pode ser prejudicial aos seres vivos (humanos e animais) porque danifica as células vivas. Quanto maior for o nível de radiação recebido, maior será o dano. As pessoas têm usado essa capacidade destrutiva da radiação para tratar de algumas doenças, como por exemplo, o câncer. No tratamento, uma determinada dose de radiação é aplicada ao paciente para matar as células cancerígenas.

Em 1896, o físico francês Antoine-Henry Becquerel constatou que o sulfato duplo de potássio e uranila (K2(UO2)(SO4)2), extraído do mineral pechblenda, também provocava velamento de chapas fotográficas envoltas de papel preto ou com lâminas finas de metal, num fenômeno semelhante ao observado com os raios-X. Becquerel atribuiu esta propriedade à emissão de algum tipo de raio capaz de atravessar a proteção e atuar sobre o filme (raios de Becquerel).

Em 1897, o casal Marie e Pierre Curie extraiu e purificou o urânio do minério pechblenda (U3O8). Eles verificaram que as impurezas deste minério eram mais ativas que o próprio urânio. Dessas impurezas, foram isolados dois novos elementos: o Polônio e o Rádio, sendo este último muito mais ativo que os demais. O fenômeno de emissão de energia por estas substâncias foi, então, denominado radioatividade ("atividade do Rádio").

Já entre os anos de 1898 e 1900, Ernst Rutherford e Paul Villard, utilizando um dispositivo semelhante ao esquematizado ao lado (figura 1), descobriram, pelo comportamento frente às placas carregadas, que a emissão natural das substâncias radioativas podia ser de três tipos, assim denominadas:

a) radiação alfa (α), de carga positiva e massa elevada, posteriormente identificada como núcleos de átomos de Hélio;

b) radiação beta (β), de carga negativa e massa menor que da partícula alfa,

identifica posteriormente como elétron; e

c) radiação gama (γ), sem carga elétrica, identificada posteriormente como radiação eletromagnética, com frequência de aproximadamente 1021 Hz.

Em 1934, o casal Frédéric Joliot e Irène Curie (filha de Pierre e Marie Curie) anunciou a descoberta da radioatividade artificial. Eles constataram que alguns núcleos atômicos bombardeados com determinados tipos de radiações de partículas tinham sua estrutura interna alterada e passavam a apresentar propriedades radioativas. Os procedimentos de transmutação artificial dos elementos químicos resultaram na obtenção de isótopos artificiais e radioativos da maioria dos átomos conhecidos e na descoberta de numerosos átomos novos, como os transurânicos (Neptúnio, Plutônio, Amerício etc.).

Próximo ao ano de 1935, Enrico Fermi, baseado em trabalhos de vários pesquisadores, montou o primeiro reator nuclear, no qual núcleos de Urânio-235, ao serem bombardeados por neutrons, dividiam-se em núcleos menores (num processo denominado fissão nuclear), emitindo dois ou três neutrons novos e uma grande quantidade de energia. Nascia aí o embrião da energia atômica.

EVOLUÇÃO TEMPORAL DAS PRINCIPAIS DESCOBERTAS

  • 1895 - Descoberta dos raios X (W.C. Roentgen)

  • 1895 - Primeiro registro radiográfico.

  • 1896 - Descoberta da radioatividade (H. Becquerel)

  • 1896 - Primeiro trabalho brasileiro sobre radiação.

  • 1897 - Descobertas dos raios catódicos (J.J. Thompson)

  • 1897 - Primeiro equipamento de raios X chega ao Brasil.

  • 1898 - Descoberta do rádio e do polônio (Pierre e Marie Curie)

  • 1898 – Descoberta das partículas a e b (Rutherford)

  • 1898 - Descoberta dos raios g (Paul Villard)

  • 1901 - Primeiro prêmio Nobel de Física (E. Roentgen)

  • 1902 - Suspeita da indução de doenças de pele. Primeiro limite: eritema.

  • 1912 - Descoberta dos raios cósmicos (Hess)

  • 1928 - Suspeita de indução de efeitos genéticos.

  • 1934 - Primeiro limite formal às radiações.

  • 1945 – Primeira bomba atômica (Hiroshima)

  • 1971 - Primeiro equipamento de tomografia computadorizada

TIPOS DE RADIAÇÕES

Existem três tipos de radiação: alfa, beta e gama. Becquerel, Ernest Rutherford, da Nova Zelândia, e Marie e Pierre Curie, da França, foram os responsáveis pela sua identificação.

Dependendo da quantidade de energia, uma radiação pode ser descrita como não ionizante ou ionizante.

Radiações não ionizante possuem relativamente baixa energia. De fato, radiações não ionizantes estão sempre a nossa volta. Ondas eletromagnéticas como a luz, calor e ondas de rádio são formas comuns de radiações não ionizantes. Sem radiações não ionizantes, nós não poderíamos apreciar um programa de TV em nossos lares ou cozinhar em nosso forno de microondas.

Altos níveis de energia, radiações ionizantes, são originadas do núcleo de átomos, podem alterar o estado físico de um átomo e causar a perda de elétrons, tornando-os eletricamente carregados. Este processo chama-se "ionização".

Um átomo pode se tornar ionizado quando a radiação colide com um de seus elétrons. Se essa colisão ocorrer com muita violência, o elétron pode ser arrancado do átomo. Após a perda do elétron, o átomo deixa de ser neutro, pois com um elétron a menos, o número de prótons é maior. O átomo torna-se um "íon positivo".

Radiação Alfa

Os raios Alfa têm uma carga elétrica positiva. Consistem em dois prótons e dois nêutrons, e são idênticos aos núcleos dos átomos de hélio. Os raios alfa são emitidos com alta energia, mas perdem rapidamente essa energia quando passam através da matéria. Uma ou duas folhas de papel podem deter os raios alfa. Quando um núcleo emite uma partícula alfa, perde dois prótons e dois nêutrons. Por exemplo, a radiação alfa ocorre no U238um isótopo do urânio que tem 92 prótons e 146 nêutrons. Após a perda de uma partícula alfa, o núcleo tem 90 prótons e 144 nêutrons. O átomo com número atômico 90 não é mais o urânio, mas o tório. o isótopo formado é o 12Th234

Fonte: google

1- As partículas alfa são núcleos de hélio. Consistem em dois prótons e dois nêutrons que se comportam como uma partícula única.

2- O núcleo do rádio, no qual prótons e nêutrons se unem para formar uma partícula alfa.

3- A partícula alfa é emitida pelo núcleo.

Radiação Beta

Alguns núcleos radioativos emitem elétrons comuns, que tem a carga elétrica negativa. Há os que emitem pósitrons, que são elétrons positivamente carregados.

As partículas beta se propagam com velocidade quase igual à da luz. Alguns podem penetrar mais de 1 cm de madeira. Quando um núcleo emite uma partícula beta, também emite um neutrino. Um neutrino não tem carga elétrica e quase não tem massa. Na radiação de partículas beta negativas, um nêutron no núcleo transforma-se em um próton, um elétron negativo e um neutrino.

O elétron e o neutrino são emitidos no instante em que se formam, e o próton permanece no núcleo. Isto significa que o núcleo passa a conter mais um próton e menos um nêutron. Por exemplo, um isótopo de carbono, o 6C14, emite elétrons negativos. O C14, tem oito nêutrons e seis prótons.

Quando se desintegra, um nêutron se transforma em um próton, um elétron e um neutrino. Após a emissão do elétron e do neutrino, o núcleo contém sete prótons e sete nêutrons. Seu número de massa permanece o mesmo, mas seu número atômico aumenta de um. O elemento com número atômico sete é o nitrogênio. Assim, o 6C14 transforma-se no 7N14 após a emissão de uma partícula beta negativa.

Quando o núcleo emite um pósitron, um próton do núcleo transforma-se em um nêutron, um pósitron e um neutrino. O pósitron e o neutrino são emitidos no mesmo instante da sua formação, e o nêutron permanece no núcleo. Um isótopo de carbono, o 6C11, emite pósitrons. O C11 tem seis prótons e cinco nêutrons. Quando emite um pósitron, um próton se transforma em um nêutron, um pósitron e um neutrino. Após a emissão do pósitron e do neutrino, o núcleo contém cinco prótons e seis nêutrons. O número de massa permanece o mesmo, mas o número atômico cai de um. O elemento de número atômico cinco é o boro. Assim, o 6C11 transforma-se no 5B11 após a emissão de um pósitron e de um neutrino.

Fonte: google

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