Transcript Radiazioni Corpuscolate

Radiazioni Ionizzanti
Generalità
Radiazione
Con il termine “radiazione” si intende descrivere una forma di
trasferimento dell’energia nello spazio.
Radiazioni Ionizzanti
Radiazioni capaci di causare ionizzazione negli atomi del
mezzo che attraversano
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Radiazioni Ionizzanti
In base alla natura
Elettromagnetiche: raggi x, raggi γ
Corpuscolate: raggi α, protoni, neutroni.
In base al meccanismo di ionizzazione
Direttamente ionizzanti
Indirettamente ionizzanti
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Radiazioni Corpuscolate:
Particelle atomiche o subatomiche (alfa, elettroni e
protoni) che trasportano energia in forma di energia
cinetica di una massa in movimento.
Radiazioni Elettromagnetiche
L’energia è trasportata per mezzo di onde e.m. che
percorrono lo spazio alla velocità della luce.
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Isotopi
• Vengono definiti isotopi gli atomi con lo stesso
numero di protoni ma diverso numero di neutroni.
• Gli isotopi possono essere stabili o instabili
(radioattivi), in ogni caso, essendo forme dello
stesso elemento, posseggono identiche
caratteristiche chimiche.
• La stabilità dipende dal rapporto tra protoni e
neutroni del nucleo dell’atomo.
• Gli isotopi instabili riacquistano stabilità mediante
l’emissione di una particella carica dal nucleo
(radioattività o decadimento radioattivo)
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Il nucleo atomico
Modello del nucleo a nucleoni
Dato un cero elemento, numero atomico Z
Nucleo formato da Z protoni + N neutroni
A = Z + N numero di massa
Z caratterizza l’elemento
A caratterizza l’isotopo
Massa del neutrone circa 0.1% maggiore della
massa del protone
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Unità di misura
1 eV = energia acquistata da un elettrone
nell’attraversare la differenza di potenziale di 1 Volt
1 eV = 1.6 x 10-19 J
1 keV = 103 eV
1 MeV = 106 eV
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Radiazione elettro-magnetica
Onda elettromagnetica piana:
T periodo (s)
n frequenza (Hz) n
 lunghezza d’onda (m)
n = 1/T
c velocità di propagazione
(m/s) nel vuoto: c = 3 x 108 m/s
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ln=c
Spettro delle radiazioni elettromagnetiche
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Ionizzazione
• La ionizzazione degli atomi della materia irradiata è
legata alla liberazione degli elettroni orbitali dai
legami energetici con i rispettivi nuclei; le radiazioni
ionizzanti devono quindi possedere energia
sufficiente ad impartire agli elettroni del materiale
irradiato energia cinetica sufficiente a metterli in
movimento come elettroni veloci (ionizzazione
primaria).
• Gli elettroni liberati hanno sufficiente energia cinetica
per produrre, a loro volta, altre ionizzazioni
(ionizzazione secondaria) perdendo
progressivamente l’eccesso di energia cinetica fino a
ritornare ad uno stato di quiescenza.
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Assorbimento di energia
Assorbimento di un fotone
Ec
ionizzazione
Wi
e = hn
Assorbimento di un
fotone
Wj
Wi
e = Wi + Ec
eccitazione
e = hn
e = Wi – Wj
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Emissione di energia
e = Wi – Wj
Wj
Emissione di un fotone
di fluorescenza
Wi
Wj
Ec
Emissione di un
elettrone Auger
Wi
Ec = (Wi – Wj) – Wx
Wx
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Interazione delle R.I. con la materia
• Le particelle alfa (nuclei di Elio), attraversando la materia con
massa elevata e doppia carica elettrica positiva esercitano
lungo il loro percorso una rilevante forza di attrazione sugli
elettroni orbitali degli atomi.
• Questa attrazione può strappare via uno o più di questi elettroni
(ionizzazione) con perdita di parte dell’energia della particella.
• A causa della loro massa le particelle alfa si muovono in modo
relativamente lento e cedono tutta la loro energia in tragitti
brevi, densi e rettilinei (radiazioni ad alto let).
• Percorso massimo di una particella alfa:
– Pochi cm in aria
– Pochi m nel tessuto vivente (non superano lo strato corneo
dell’epidermide)
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Interazione delle particelle alfa con la
materia
• La radiazione alfa non rappresenta un rischio per
contaminazione esterna (tutta la radiazione è
assorbita dallo strato corneo)
• L’inalazione e l’ingestione di un alfa-emettitore
rappresenta un serio pericolo (es. gas radon)
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Interazione delle R.I. con la materia
• Le particelle beta, (elettroni) a causa della loro
piccola massa e della carica elettrica negativa,
vengono continuamente deviate nel loro percorso
dagli elettroni degli atomi che attraversano.
• Il percorso delle particelle beta è tortuoso all’interno
della materia.
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Interazione delle radiazioni
elettromagnetiche con la materia
• Le radiazioni di natura elettromagnetica (raggi x,
raggi gamma) hanno basso Let e bassa intensità di
ionizzazione per cui penetrano profondamente
nella materia vivente.
• La loro pericolosità è sia per irradiazione esterna,
sia per contaminazione interna.
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Interazione delle particelle beta con la
materia
• Le particelle beta hanno un comportamento
intermedio tra le alfa e le elettromagnetiche,
penetrando per una lunghezza intermedia
all’interno della materia.
• Risultano pericolose per contaminazione
esterna sulla cute (radiodermite) ed interna o
incorporazione in organi specifici (es. radioiodio
per la tiroide)
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Capacità di penetrazione
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Principali grandezze ed unità
dosimetriche
Attività radioattiva
Attività radioattiva = n. decadimenti/s
( “velocità di decadimento”)
Unità di misura SI:
becquerel  1 Bq = 1/s
1 Bq = 1 decadimento al secondo  unità troppo piccola
Unità pratica:
curie: attività di 1g di radio
(decadimento :
1 Cu = 3.7

1010 Bq
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234Ra

230Rn,
t=1620 anni)
Dose assorbita (D)
Energia media assorbita nell’unità di massa
D = E/m
D = dose assorbita
E = energia ceduta dalla radiazione
m = massa
L’unità di misura della dose assorbita è il Gray
1 Gray = 1 Joule/Kg = 100 rad
Ai fini radoprotezionistici la dose assorbita (D) indica la dose
media in un tessuto o in un organo
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Dose equivalente (H)
Dose assorbita media in un tessuto od in un organo T
ponderata in base al tipo ed alla qualità della
radiazione
Ht = D x Wr
D = dose assorbita
Wr = fattore di ponderazione della radiazione
L’unità di misura della dose assorbita è il Sievert
1 Sievert = 1 Joule/Kg = 100 rem
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Fattori di peso per le radiazioni
Tipo di radiazione
valore di Wr
Raggi x, raggi ,
partcelle 
Neutroni termici (< 10
kev)
Neutroni non termici,
particelle 
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1
5
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Dose efficace (E)
Somma delle dosi equivalenti ponderate nei tessuti e
negli organi
E = Ht x Wt
Ht = dose equivalente media all’organo o tessuto t
Wt = fattore di ponderazione per l’organo o tessuto t
L’unità di misura della dose efficace è il Sievert
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Fattori di peso per organi e tessuti
TESSUTO O
ORGANO
FATTORE DI PESO
Wt
Gonadi
Polmoni, Colon,
Midollo osseo
Tiroide, mammella
Pelle
0,2
0,12
0,05
0,01
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Dose Impegnata
Dose ricevuta da un organo o da un tessuto in un
determinato periodo di tempo, in seguito
all’introduzione di radionuclidi
E’ determinata dal tipo di radiazione emessa e dal
tempo di dimezzamento (T1/2 effettivo) di uno
specifico isotopo.
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Dall’irraggiatore all’irraggiato: sintesi
Dall’emissione...
Sorgente radioattiva
Attività  becquerel, curie
Materiale irraggiato
Esposizione  C/kg, röntgen
Assorbimento
Dose assorbita  gray, rad
Danno biologico
Dose equivalente/efficace
 sievert, rem
...all’assorbimento
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Gli effetti biologici dipendono da...
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Radiazioni naturali e artificiali
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