Como a radiação ionizante se propaga e interage com a matéria?

Radiação

O que é – De onde vem – Aplicação – Propagação – Medição – Proteção

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A interação de raios gama com a matéria pode ocorrer por meio de três processos: efeito fotoelétrico; espalhamento Compton; formação de par. A predominância de um processo sobre os demais depende da energia da radiação gama (E) e do número atômico do elemento (Z) com que ocorre a interação.

As radiações Alfa, Beta e Gama possuem diferentes poderes de penetração, isto é, diferentes capacidades para atravessar os materiais.

As partículas Beta são capazes de penetrar cerca de um centímetro nos tecidos(veja a figura a seguir), ocasionando danos à pele, mas não aos órgãos internos, a não ser que sejam ingeridas ou aspiradas. Têm alta velocidade, aproximadamente 270 000 km/s.

As radiações gama são as mais energéticas (104 eV até 1019 eV) e com menor comprimento de onda. Possuem elevado poder penetrante, podendo mesmo atravessar a Terra de um lado ao outro. Assim como os raios-X os raios gama são extremamente penetrantes, sendo detido somente por uma parede de concreto ou metal.

Fonte: www.fiocruz.br

Graças à sua energia de cerca de 5 MeV nas substâncias radioativas naturais, e de cerca de 20 MeV nas reações nucleares artificiais, os raios gama, não só ionizam facilmente as diferentes substâncias, mas podem também provocar alguns tipos de reações nucleares e em particular fazer surgir pares de elétrons – pósitrons e formar algumas partículas elementares.

Fonte: física.net

O poder de ionização da radiação gama pode ser inferior ao das partículas beta e alfa. Isso irá depender do quão energética é a radiação gama. Por sua vez, o dano causado pela radiação gama pode, muitas vezes, ser bem maior do que os causados pelas radiações de partículas, pois, como dito, ela pode possui alta energia, o que lhe confere alto poder de ionização.

Fonte: www.quiprocura.net

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EFEITO FOTOELÉTRICO

O raio interage com um elétron de uma camada interna, fortemente ligado. O elétron é ejetado do átomo, carregando praticamente toda energia do raio. O elétron terá sua energia cinética perdida pela colisão com o material das adjacências.

O elétron perdido deixa um espaço vago que normalmente será preenchido por outro elétron, com emissão de um ou mais raios X. Sendo um fóton de baixa energia, o raio X deverá interagir com átomos próximos. Ao final do processo, a tendência é de que toda a energia do raio incidente seja absorvida nas imediações da primeira interação.

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ESPALHAMENTO COMPTON

O raio interage com um elétron externo. Apenas uma parte da energia do raio é transferida para o elétron. A energia restante aparece na forma de um fóton de menor energia. Pelo princípio de conservação de energia e momento, as energias do elétron e do fóton estão relacionadas ao ângulo de emissão.

Fótons emitidos com ângulo próximo a zero têm praticamente a mesma energia do raio incidente. Fótons emitidos com 180 possuem a menor energia, sendo portanto maior a energia transferida para o elétron o elétron terá sua energia cinética perdida pela colisão com o material das adjacências. Dependendo de sua energia, o fóton espalhado poderá voltar a interagir com a matéria longe da primeira interação. Em alguns casos pode haver uma sucessão de espalhamentos Compton que terminem por efeito fotoelétrico. Ao final do processo, a tendência é de que a energia do raio incidente seja absorvida em diferentes partes da matéria.

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FORMAÇÃO DE PAR

O raio interage nas imediações (campo magnético) do núcleo, o fóton desaparece totalmente. Origina-se um par elétron-pósitron (consumindo 1022 keV). O restante da energia do raio é transferido na forma de energia cinética para o elétron e para o pósitron. O elétron e o pósitron terão sua energia cinética perdida por colisão com o material próximo.


É provável que o pósitron após a perda de energia cinética se combinará a um elétron livre, produzindo dois fótons de 511 keV (aniquilação). Os fótons de aniquilação estarão então sujeitos a interagir com a matéria por efeito fotoelétrico ou espalhamento Compton. Ao final do processo, a tendência é de que a energia do raio incidente seja absorvida em diferentes partes da matéria, devido a presença dos fótons de aniquilação.

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ANIQUILAÇÃO:

A forma mais provável de aniquilação se dá após a perda da energia cinética do pósitron. Normalmente a combinação ocorre com um elétron livre.

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Há a liberação de dois fótons de 511 keV em ângulo de 180. A  aniquilação também é possível quando o pósitron ainda possui energia cinética e envolvendo um elétron preso ao átomo, porém a probabilidade de ocorrência é muito baixa.

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Aplicações com Sistemas de Analisadores Industriais; Sistemas de Amostragem e Condicionamento de Amostras; Serviços Associados à Operação do Analisador Industrial; Analisadores Contínuos para Águas; Analisadores Contínuos para Gases; Analisadores para Hidrocarbonetos.

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