também pode causar grandes alterações em compostos orgânicos pela quebra deligações moleculares, ou em materiais cristalinos por causar defeitos na estruturareticular (Attix, 2005; Podgorsak, 2005).3.2 Interação da Radiação com a MatériaPara a radiação ionizante, a matéria é como um agregado de elétrons enúcleos. Dependendo do tipo de radiação, da sua energia e do tipo de material,as reações com os átomos ou com os núcleos podem ocorrer através de qualquervia possível. Uma partícula alfa atravessando uma folha de ouro, por exemplo,pode sofrer espalhamento elástico por força coulombiana proveniente de umnúcleo, ou pode colidir eletromagneticamente com um elétron orbial, ou pode serabsorvida em uma reação nuclear para produzir outros tipos de radiação, atravésde outros processos. Esses processos ocorrem com uma certa probabilidade, queé regida pelas leis da mecânica quântica e pelas intensidades relativas de cadainteração básica envolvida. Para partículas carregadas e fótons, os processosmais frequentes são interações eletromagnéticas, em particular colisõesinelásticas com os elétrons orbitais dos átomos, devido à força e ao longo alcanceda força coulombiana em relação a outras interações. No caso dos nêutrons, osprocessos envolvendo interações fortes têm preferência de ocorrer, embora ainteração também esteja sujeita a processos eletromagnéticos.Os processos permitidos para cada tipo de radiação possibilitam acaracterização da capacidade de penetração da radiação na matéria, suadificuldade de detecção, e seu risco para organismos biológicos, entre outros.(Attix, 2005; Podgorsak, 2005; Turner, 2007)Neste texto serão desenvolvidos apenas os conceitos de interação daradiação com a matéria relevantes para o desenvolvimento deste trabalho.3.2.1 Interação de Fótons com a MatériaOs fótons são eletricamente neutros e não perdem energiacontinuamente conforme penetram na matéria. Contrariamente, eles podem viajaralguma distância antes de interagir com um átomo. A profundidade penetrada porum determinado fóton é regida estatisticamente por uma probabilidade deinteração por unidade de distância viajada, que depende do meio atravessado e13
da energia do fóton. Quando interage com um átomo, ele pode ser absorvido e,assim, desaparecer ou pode ser espalhado, modificando a sua direção, com ousem perda de energia.Espalhamentos Thomson e Rayleigh são dois processos através dosquais os fótons interagem com a matéria sem considerável transferência deenergia. No espalhamento Thomson um elétron livre oscila classicamente emresposta ao vetor elétrico resultante da passagem de uma onda eletromagnética.O elétron oscilante emite radiação (fótons) de mesma frequência que a ondaincidente. Esse efeito no sistema é elástico e consiste no redirecionamento dealguns fótons incidentes, sem transferência de energia para o meio.O espalhamento Rayleigh de um fóton é o resultado da combinação daação de um átomo como um todo. O ângulo de espalhamento normalmente émuito pequeno. Não há uma transferência de energia relevante do fóton para oátomo, o qual se movimenta o suficiente para conservar o momento. Oespalhamento Rayleigh não contribui para o kerma ou para a dose, uma vez quenenhuma energia é transferida para qualquer partícula carregada; portanto, nemionização nem excitação são produzidas. O espalhamento Rayleigh possuialguma relevância apenas em energias baixas, para as quais os ângulos deespalhamento são maiores.Como os espalhamentos Thomson e Rayleigh não depositam energiana matéria, estes não serão discutidos em detalhes. Os principais mecanismos dedeposição de energia por um fóton na matéria são: o espalhamento Compton,absorção fotoelétrica, produção de pares e reações fotonucleares.Na produção de pares, o fóton desaparece e um par elétron-pósitron éproduzido no campo coulombiano do núcleo, ambos com energia cinética igual ahν – 2m e c 2 (em que hv é a energia do fóton, m e é a massa do elétron em repousoe c é a velocidade da luz no vácuo). Como há produção de massa a partir daenergia de um fóton, este efeito só pode ocorrer a partir de um limite mínimo deenergia do fóton, 1,02 MeV. Como as energias dos fótons utilizados nestetrabalho estão abaixo deste limite, este mecanismo não será abordado emdetalhes.As reações fotonucleares (também conhecidas como reações defotodesintegração) ocorrem quando um fóton de alta energia é absorvido pelo14
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Absorbed Dose Enhancement Caused by
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