Radiazioni Ionizzanti

Presentazione sul tema: "Radiazioni Ionizzanti"— Transcript della presentazione:

1 Radiazioni Ionizzanti
Generalità

2 Radiazioni Ionizzanti
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

3 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

4 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.

5 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)

6 Z caratterizza l’elemento A caratterizza l’isotopo
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

7 Unità di misura 1 eV = energia acquistata da un elettrone nell’attraversare la differenza di potenziale di 1 Volt 1 eV = 1.6 x J 1 keV = 103 eV 1 MeV = 106 eV

8 Radiazione elettro-magnetica
Onda elettromagnetica piana: T periodo (s) n frequenza (Hz) n n = 1/T lunghezza d’onda (m) c velocità di propagazione (m/s) nel vuoto: c = 3 x 108 m/s l n = c

9 Spettro delle radiazioni elettromagnetiche

10 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.

11 Assorbimento di energia
Assorbimento di un fotone Ec ionizzazione e = hn e = Wi + Ec Wi Assorbimento di un fotone Wi e = hn Wj eccitazione = Wi – Wj

12 Emissione di energia e = Wi – Wj Wj
Emissione di un fotone di fluorescenza Wi Ec Wj Emissione di un elettrone Auger Wi Ec = (Wi – Wj) – Wx Wx

13 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)

14 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)

15 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.

16 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.

17 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)

18 Capacità di penetrazione

19 Principali grandezze ed unità dosimetriche

20 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 : 234Ra  230Rn, t=1620 anni) 1 Cu = 3.7  1010 Bq

21 Energia media assorbita nell’unità di massa
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

22 1 Sievert = 1 Joule/Kg = 100 rem
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

23 Fattori di peso per le radiazioni

24 Somma delle dosi equivalenti ponderate nei tessuti e negli organi
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

25 Fattori di peso per organi e tessuti

26 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.

27 Dall’irraggiatore all’irraggiato: sintesi
Dall’emissione... ...all’assorbimento Sorgente radioattiva Attività  becquerel, curie Materiale irraggiato Esposizione  C/kg, röntgen Assorbimento Dose assorbita  gray, rad Danno biologico Dose equivalente/efficace  sievert, rem

28 Gli effetti biologici dipendono da...

29 Radiazioni naturali e artificiali