Radiação ionizante

1-Radiação ionizante

A radiação pode ser caracterizada como ionizante e não-ionizante, sendo a principal diferença entre elas a energia e portanto a freqüência ou, se você preferir, o comprimento de onda.

A radiação não-ionizante (parte da eletromagnética) é caracterizada por não possuir energia suficiente para arrancar elétrons dos átomos do meio por onde está se deslocando, mas tem o poder de quebrar moléculas e ligações químicas. Dessa radiação fazem parte os tipos: radiofreqüência, infravermelho e luz visível.

A radiação ionizante é definida como aquela que tem energia suficiente para interagir com os átomos neutros do meio por onde ela se propaga. Em outras palavras: essa radiação tem energia para arrancar pelo menos um elétron de um dos níveis de energia de um átomo do meio, por onde ela está se deslocando. Assim esse átomo deixa de ser neutro e passa a ter uma carga positiva, devido ao fato de que o número de prótons se torna maior que o de elétrons. O átomo neutro se torna um íon positivo.

A radiação ionizante pode ser classificada em dois grupos: aquela que tem carga elétrica associada e a neutra. Alguns tipos de radiação corpuscular como partículas alfa e beta, elétrons e prótons possuem carga, assim se referem ao primeiro grupo, já o nêutron é uma partícula sem carga e por este motivo se enquadra no segundo. Alguns tipos de radiação eletromagnética também são ionizantes, como os raios UV, X e gama, mas como não possuem carga também fazem parte da segunda categoria.

As diferenças entre cada tipo estão no método de produção, no poder de penetração e na interação com a matéria. Com relação a este último item podemos afirmar que as partículas eletricamente carregadas interagem diretamente com a matéria, produzindo ionização direta, já as partículas neutras e os fótons (não possuem carga e têm massa de repouso nula) das ondas eletromagnéticas provocam ionização indireta. Por exemplo, um nêutron, com uma determinada quantidade de energia, interage com o núcleo de um átomo do meio por onde passa, transferindo toda ou parte de sua energia.

O núcleo em recuo, por ser carregado, vai provocar os efeitos. Assim, o nêutron indiretamente provoca a ionização do material. Dessa forma ele pode ser considerado uma partícula ionizante. Pode acontecer de partículas não carregadas e ondas eletromagnéticas não interagirem com nenhum átomo do meio por onde se propagam. As partículas carregadas sempre vão interagir e perder energia gradativamente.

O poder de penetração da radiação ionizante está diretamente relacionado com a energia inicial que ela tem e com a interação que ela sofre durante seu movimento. Por exemplo, a partícula alfa possui duas cargas positivas, dessa forma ela perde energia para os átomos do meio muito rapidamente e isto implica em um alcance bem pequeno (no ar não ultrapassa alguns centímetros e no corpo humano chega somente à superfície da pele). Essa partícula também pode ser considerada pesada em comparação às demais, assim se movimenta em linha reta, e tem alto poder de ionização, ou seja, ela deposita grande quantidade de energia por centímetro que percorre (grande densidade de ionização).

A partícula beta tem apenas uma carga positiva e massa pequena, assim não se movimenta em linha reta e sua interação com a matéria é menor que a da alfa, resultando num alcance de aproximadamente 1 metro no ar. O poder de ionização da partícula beta é mais baixo do que o da alfa e sua densidade de ionização é baixa.

Como mencionado anteriormente os nêutrons são partículas eletricamente neutras, com isso seu poder de ionização é pequeno e mesmo ionizando o meio por onde estão se propagando seu poder de penetração é muito grande. Materiais ricos em hidrogênio como a água e a parafina servem como blindagem para os nêutrons.

Neste ponto você pode estar se perguntando: Se os nêutrons são freados por um elemento tão leve como o hidrogênio, por que eles têm alto poder de penetração? Isto ocorre porque o poder de penetração de uma partícula (ou radiação) está diretamente relacionado com a energia que ela perde quando se propaga por um material.

Através da força elétrica isso pode ocorrer mais facilmente, mas no caso dos nêutrons esta força não age, pois eles são neutros. Nesse caso a única forma de transmitirem sua energia é através de colisões. Se a colisão for elástica um nêutron consegue transferir parte de (ou toda) sua energia para um átomo e assim diminuir seu alcance.

Como a colisão elástica é favorecida quando os dois integrantes possuem massas muito parecidas, o átomo com melhor possibilidade de “parar” o nêutron será o hidrogênio (possui apenas um próton em seu núcleo). Dados da literatura mostram que são necessárias 18 colisões elásticas em um material composto de hidrogênio para diminuir significativamente a energia de um nêutron, já se o material for composto de oxigênio este número aumenta para 152, enquanto que podem ocorrer até 2.172 colisões se o material for composto de urânio.

A ionização que os fótons dos raios X e gama provoca na matéria é indireta, pois primeiro eles promovem a criação ou a aniquilação de elétrons ou de pósitrons, que por sua vez ionizam a matéria. Essa interação ocorre através de diferentes mecanismos, entre eles os efeitos fotoelétrico e Compton e a produção de pares.

O esquema mostra as quatro radiações mais ionizantes e o poder de penetração de cada uma.

Efeito