alguns tipos de radiação ionizante podem ser detectados numa câmara de nuvens.
radiação com energia suficientemente elevada pode ionizar átomos; isto é, pode derrubar elétrons de átomos, criando íons. A ionização ocorre quando um elétron é despojado (ou” nocauteado”) de uma concha de elétrons do átomo, que deixa o átomo com uma carga positiva líquida., Como as células vivas e, mais importante, o DNA dessas células podem ser danificados por esta ionização, a exposição a radiação ionizante é considerada para aumentar o risco de câncer. Assim, “radiação ionizante” é um pouco artificialmente separada da radiação de partículas e radiação eletromagnética, simplesmente devido ao seu grande potencial para danos biológicos. Enquanto uma célula individual é feita de trilhões de átomos, apenas uma pequena fração deles será ionizada a potências de radiação baixas a moderadas., A probabilidade de radiação ionizante causadora de câncer depende da dose absorvida da radiação, e é uma função da tendência prejudicial do tipo de radiação (dose equivalente) e da sensibilidade do organismo ou tecido irradiado (dose efetiva).se a fonte da radiação ionizante for um material radioativo ou um processo nuclear, como fissão ou fusão, há radiação de partículas a considerar. A radiação de partículas é uma partícula subatômica acelerada a velocidades relativísticas por reações nucleares., Devido ao seu momento, eles são bastante capazes de derrubar elétrons e materiais ionizantes, mas como a maioria tem uma carga elétrica, eles não têm o poder penetrante da radiação ionizante. A exceção são partículas de nêutrons; veja abaixo. Existem vários tipos diferentes destas partículas, mas a maioria são partículas alfa, partículas beta, nêutrons e prótons. Aproximadamente, fótons e partículas com energias acima de 10 elétrons volts (eV) são ionizantes (algumas autoridades usam 33 eV, a energia de ionização para a água)., A radiação de partículas de material radioativo ou raios cósmicos quase invariavelmente carrega energia suficiente para ser ionizante.A maior parte da radiação ionizante origina-se de materiais e espaço radioativos (raios cósmicos), e como tal está naturalmente presente no ambiente, uma vez que a maioria das rochas e do solo têm pequenas concentrações de materiais radioativos. Uma vez que esta radiação é invisível e não diretamente detectável pelos sentidos humanos, instrumentos como contadores Geiger são geralmente necessários para detectar sua presença., Em alguns casos, pode levar à emissão secundária de luz visível em sua interação com a matéria, como no caso da radiação de Cherenkov e da radio-luminescência.
Gráfico que mostra as relações entre a radioatividade detectada radiação ionizante
a radiação Ionizante tem muitos usos na medicina, pesquisa e construção, mas apresenta um risco para a saúde se usados de maneira incorreta., A exposição à radiação causa danos aos tecidos vivos; altas doses resultar em síndrome de radiação Aguda (ARS), com queimaduras na pele, perda de cabelo, órgão interno fracasso e à morte, enquanto a dose pode resultar em um aumento da chance de câncer e dano genético; uma forma particular de câncer, câncer de tireóide, muitas vezes, ocorre quando as armas nucleares e reatores são a fonte de radiação devido a biológica proclivities do iodo radioativo de produtos de cisão, o iodo-131., No entanto, o cálculo do risco exacto e da probabilidade de formação de cancro em células causadas por radiação ionizante ainda não é bem compreendido e actualmente as estimativas são vagamente determinadas por dados baseados na população dos bombardeamentos de Hiroshima e Nagasaki e do seguimento de acidentes de reactores, como o desastre de Chernobyl., A Comissão Internacional de Proteção Radiológica afirma que “A Comissão está ciente de incertezas e falta de precisão dos modelos e valores de parâmetro”, “Coletivo de dose efetiva não é concebido como uma ferramenta para epidemiológicos, avaliação de risco, e não é apropriado usá-lo em risco de projeções” e “em particular, o cálculo do número de mortes por câncer baseado na coletiva de doses efetivas de trivial doses individuais devem ser evitados.,”
Ultravioleta radiationEdit
Ultravioleta, de comprimentos de onda de 10 nm a 125 nm, ioniza as moléculas de ar, fazendo com que ele seja fortemente absorvida pelo ar e pelo ozônio (O3), em particular. Ionizante UV, portanto, não penetra a atmosfera da terra em um grau significativo, e às vezes é referido como ultravioleta de vácuo. Embora presente no espaço, esta parte do espectro UV não é de importância biológica, porque não atinge organismos vivos na Terra.,há uma zona da atmosfera em que o ozono absorve cerca de 98% dos UV-C e UV-B. Esta chamada camada de ozono começa a cerca de 32 km e estende-se para cima. Parte do espectro ultravioleta que atinge o solo não é ionizante, mas ainda é biologicamente perigoso devido à capacidade de fótons únicos desta energia para causar excitação eletrônica em moléculas biológicas, e assim danificá-los por meio de reações indesejadas. Um exemplo é a formação de dimers de pirimidina no DNA, que começa em comprimentos de onda abaixo de 365 nm (3.,4 eV), que está bem abaixo da energia de ionização. Esta propriedade dá ao espectro ultravioleta alguns dos perigos da radiação ionizante em sistemas biológicos sem que ocorra ionização real. Em contraste, a luz visível e a radiação eletromagnética de comprimento de onda mais longo, como infravermelho, microondas e ondas de rádio, consiste de fótons com pouca energia para causar excitação molecular prejudicial, e, portanto, esta radiação é muito menos perigosa por unidade de energia.,os raios X são ondas electromagnéticas com um comprimento de onda inferior a 10-9 m (superior a 3×1017 Hz e 1,240 eV). Um comprimento de onda menor corresponde a uma energia maior de acordo com a equação e=h c/λ. (“E “é energia;” h “é constante de Planck;” c “é a velocidade da luz;” λ ” É comprimento de onda., Quando um fóton de raios X colide com um átomo, o átomo pode absorver a energia do fóton e impulsionar um elétron para um nível orbital mais elevado ou se o fóton é extremamente energético, ele pode bater um elétron do átomo completamente, fazendo com que o átomo ionize. Geralmente, átomos maiores são mais propensos a absorver um fóton de raios X, uma vez que eles têm maiores diferenças de energia entre elétrons orbitais. O tecido mole no corpo humano é composto por átomos menores do que os átomos de cálcio que compõem o osso, portanto há um contraste na absorção de raios-X., As máquinas de raios-X são especificamente concebidas para tirar partido da diferença de absorção entre o osso e o tecido mole, permitindo que os médicos examinem a estrutura do corpo humano.os raios-X também são totalmente absorvidos pela espessura da atmosfera da terra, resultando na prevenção da saída de raios-X do sol, menor em quantidade do que a UV, mas mesmo assim poderosa, de chegar à superfície.
Radiationedit
radiação gama detectada numa câmara de nuvem de isopropanol.,
Gama (γ) a radiação consiste em fótons com um comprimento de onda inferior a 3×10−11 metros (superior a 1019 Hz e 41,4 keV). Emissão de radiação gama é um processo nuclear que ocorre para livrar um núcleo instável de excesso de energia após a maioria das reações nucleares. Ambas as partículas alfa e beta têm uma carga elétrica e massa, e, portanto, são bastante propensos a interagir com outros átomos em seu caminho. A radiação gama, no entanto, é composta de fótons, que não têm massa nem carga elétrica e, como resultado, penetra muito mais através da matéria do que a radiação alfa ou beta.,
Os Raios Gama podem ser travados por uma camada suficientemente densa ou densa de material, onde o poder de parada do material por área determinada depende principalmente (mas não inteiramente) da massa total ao longo do caminho da radiação, independentemente de o material ser de alta ou baixa densidade. No entanto, como é o caso dos raios-X, materiais com elevado número atômico, como chumbo ou urânio empobrecido, adicionam uma quantidade modesta (Normalmente 20% a 30%) de poder de parada sobre uma massa igual de materiais atômicos menos densos e de menor peso (como água ou concreto)., A atmosfera absorve todos os raios gama que se aproximam da Terra a partir do espaço. Mesmo o ar é capaz de absorver raios gama, reduzindo para metade a energia de tais ondas Passando Através, em média, 500 pés (150 m).
Alpha radiationEdit
partícula Alfa, que é detectado em um isopropanol câmara de nevoeiro
as partículas Alfa são o hélio-4 núcleos (dois prótons e dois nêutrons)., Eles interagem fortemente com a matéria devido às suas cargas e massa combinada, e em suas velocidades habituais apenas penetram alguns centímetros de ar, ou alguns milímetros de material de baixa densidade (como o material mica fino, que é especialmente colocado em alguns tubos de contador Geiger para permitir que partículas alfa entrem). Isto significa que as partículas alfa do decaimento alfa comum não penetram nas camadas exteriores das células mortas da pele e não causam danos nos tecidos vivos abaixo., Algumas partículas alfa de energia muito alta compõem cerca de 10% dos raios cósmicos, e estas são capazes de penetrar o corpo e até placas metálicas finas. No entanto, eles são de perigo apenas para os astronautas, uma vez que eles são desviados pelo campo magnético da terra e, em seguida, parados por sua atmosfera.a radiação alfa é perigosa quando os radioisótopos emissores alfa são ingeridos ou inalados (respirados ou engolidos). Isto traz o radioisótopo perto o suficiente para o tecido vivo sensível para a radiação alfa danificar as células., Por unidade de energia, as partículas alfa são pelo menos 20 vezes mais eficazes em danos celulares como raios gama e raios-X. Veja a eficácia biológica relativa para uma discussão sobre isso. Exemplos de emissores Alfa altamente venenosos são todos os isótopos de rádio, radão e polônio, devido à quantidade de decaimento que ocorrem nestes materiais de meia-vida curta.,
Beta radiationEdit
Elétrons (radiação beta) detectado em um isopropanol câmara de nevoeiro
Beta-menos (β−) radiação consiste de um energético do elétron. É mais penetrante do que a radiação alfa, mas menos gama. A radiação Beta do decaimento radioativo pode ser parada com alguns centímetros de plástico ou alguns milímetros de metal. Ocorre quando um nêutron decai em um próton em um núcleo, liberando a partícula beta e um antineutrino., A radiação Beta dos aceleradores linac é muito mais energética e penetrante do que a radiação beta natural. É às vezes usado terapeuticamente em radioterapia para tratar tumores superficiais.radiação Beta+ (β+) é a emissão de positrões, que são a forma de antimatéria dos elétrons. Quando um pósitron desacelera para velocidades semelhantes às dos elétrons no material, o pósitron aniquilará um elétron, liberando dois fótons gama de 511 keV no processo. Esses dois fótons gama viajarão na (aproximadamente) direcção oposta., A radiação gama da aniquilação de positrões consiste em fótons de alta energia, e também é ionizante.artigos principais: radiação de neutrões e temperatura de neutrões
neutrões são classificados de acordo com a sua velocidade/energia. A radiação de neutrões consiste em neutrões livres. Estes neutrões podem ser emitidos durante fissão nuclear espontânea ou induzida., Os nêutrons são partículas de radiação raras; eles são produzidos em grande número apenas onde as reações de fissão de reação em cadeia ou de fusão estão ativas; isso acontece por cerca de 10 microssegundos em uma explosão termonuclear, ou continuamente dentro de um reator nuclear operacional; a produção dos nêutrons pára quase imediatamente no reator quando ele vai não-crítico.nêutrons podem fazer outros objetos, ou material, radioativos. Este processo, chamado ativação de nêutrons, é o principal método usado para produzir fontes radioativas para uso em aplicações médicas, acadêmicas e industriais., Mesmo neutrões térmicos de velocidade comparativamente baixa causam ativação de nêutrons (na verdade, eles causam mais eficientemente). Nêutrons não ionizam átomos da mesma forma que partículas carregadas como prótons e elétrons fazem (pela excitação de um elétron), porque nêutrons não têm carga. É através de sua absorção por núcleos que se tornam instáveis que causam ionização. Assim, os neutrões são ditos ser ” indiretamente ionizantes.”Mesmo os nêutrons sem energia cinética significativa são indiretamente ionizantes, e são, portanto, um perigo significativo de radiação., Nem todos os materiais são capazes de ativação de nêutrons; na água, por exemplo, os isótopos mais comuns de ambos os tipos de átomos presentes (hidrogênio e oxigênio) capturam nêutrons e se tornam mais pesados, mas permanecem formas estáveis desses átomos. Apenas a absorção de mais de um nêutron, uma ocorrência estatisticamente rara, pode ativar um átomo de hidrogênio, enquanto o oxigênio requer duas absorções adicionais. Assim, a água é apenas muito fraca capaz de ativação., O sódio em sal (como na água do mar), por outro lado, só precisa absorver um único nêutron para se tornar Na-24, uma fonte muito intensa de decaimento beta, com meia-vida de 15 horas.
In addition, high-energy (high-speed) neutrons have the ability to directly ionize atoms. Um mecanismo pelo qual neutrões de alta energia ionizam átomos é atingir o núcleo de um átomo e derrubar o átomo de uma molécula, deixando um ou mais elétrons para trás quando a ligação química é quebrada. Isto leva à produção de radicais livres químicos., In addition, very high energy neutrons can cause ionizing radiation by “neutron spallation” or knockout, wherein neutrons cause emission of high-energy protons from atomic nuclei (especially hydrogen nuclei) on impact. O último processo dá a maior parte da energia do neutrão ao protão, como uma bola de bilhar a acertar outra. Os prótons carregados e outros produtos de tais reações são diretamente ionizantes.neutrões de alta energia são muito penetrantes e podem viajar grandes distâncias no ar (centenas ou mesmo milhares de metros) e distâncias moderadas (vários metros) em sólidos comuns., Eles tipicamente requerem blindagem rica em hidrogênio, como concreto ou água, para bloqueá-los a distâncias de menos de um metro. Uma fonte comum de radiação de nêutrons ocorre dentro de um reator nuclear, onde uma camada de água de metros de espessura é usada como proteção eficaz.