INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIA e DOSIMETRIA

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INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIAeDOSIMETRIA

• Le radiazioni nucleari
• Interazione tra radiazioni e materia
• Effetti biologici della radiazione ionizzante
• Dosimetria
• Radioattività naturale
• Radioprotezione

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Radiazione nucleare
?
Poco penetrante, si ferma con un foglio di carta

?-


Poco penetrante, si ferma con un foglio di
alluminio
?


Molto penetrante, ha effetto ionizzante
?

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Radiazione nucleare
Poco penetrante, si ferma con un foglio di carta
Poco penetrante, si ferma con un foglio di
alluminio
Molto penetrante, ha effetto ionizzante
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INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIA
Quando una radiazione raggiunge un atomo è poco
probabile una interazione con il nucleo mentre è
più probabile una interazione con gli elettroni
Lesito dellinterazione tra elettrone e
radiazione dipende dallenergia che vincola
lelettrone al nucleo e dallenergia della
radiazione incidente.
I possibili esiti sono due. 1. lelettrone
ritorna sullorbitale iniziale (eccitazione) 2.
lelettrone è espulso dallatomo (ionizzazione)
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INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIA
La IONIZZAZIONE modifica le proprietà e i legami
elettrici dellatomo le molecole (che nascono
dalla condivisione elettronica di più atomi) si
dissociano e di conseguenza si possono modificare
anche le strutture molecolari più complesse.
La radiazione che determina ionizzazione è detta
RADIAZIONE IONIZZANTE
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Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti

• MOLECOLE
• eccitazione
• ionizzazione
• dissociazione

• ATOMI
• eccitazione
• ionizzazione

• CELLULE
• blocco della divisione
• effetti sul metabolismo

• STRUTTURE SUB-CELLULARI
• blocco biosintesi
• effetti genetici
• effetti funzioni nucleo

• DNA
• Rottura temporanea legami
• Rottura permanente legami

• ORGANI
• effetti sulla crescita
• effetti su funzioni nervose
• effetti su risposta umorale

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Misura dellattività radioattiva
Attività radioattiva n. decadimenti/s
(velocità di decadimento) Unità di misura
SI Becquerel 1 Bq 1 dec/s 1 Cu
3.7 x 1010 dec/s
Tempo di dimezzamento (emivita) tempo
necessario affinchè lattività radioattiva di un
campione si dimezzi è anche il tempo dopo il
quale metà dei nuclei del campione è
decaduta. Anche se è completamente casuale il
momento in cui un dato atomo decade, è possibile
predire con buona approssimazione il tempo di
dimezzamento di un grande numero di atomi. (es.
pop-corn) Esempi Tecnezio-99m (emivita 6 ore)
iodio-131 (emivita 8 giorni) Kr-81m
(emivita 13 secondi) Xenon-133 (emivita 5.3
giorni)
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DOSIMETRIAmisura delleffetto biologico della
radiazione ionizzante

• Lassorbimento delle radiazioni nella materia è
  un processo molto vario e complesso.
• I parametri più importanti sono
• tipo e energia della radiazione incidente
• natura del materiale
• tempo di esposizione alla radiazione

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DOSIMETRIAGrandezze fisiche di riferimento
Dose assorbita energia assorbita per unità di
massa Unità di misura Gray, rad
Dose equivalente assorbita energia assorbita
che tiene conto dei reali effetti
sullorganismo Unità di misura Sv
(Sievert)
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Grandezze fisiche di riferimento
Per tener conto del tipo di organo irradiato e
del tipo di radiazione si considerano anche
fattori moltiplicativi si ottiene così la dose
efficace
Organi Gonadi Midollo osseo Colon Polmone Stomaco
Vescica Mammella Fegato Esofago Tiroide Cute super
fici ossee altri tessuti (tot.) totale
w 0.20 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.05 0.05 0.05 0.0
5 0.01 0.01 0.05 1.00
QF fotoni, elettroni protoni neutroni (varie
energie) particelle alfa, nuclei pesanti
1 5 5-20 20
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• Dallemissione...
• Sorgente radioattiva (Attività)
• Materiale irraggiato (Esposizione)
• Assorbimento (Dose)
• Danno biologico (Dose equivalente e efficace)
• ...allassorbimento

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Radioattività naturale
Sorgenti extraterrestri (raggi cosmici)
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Radioattività naturale
Sorgenti terrestri (radionuclidi naturali) Per
esempio famiglie radioattive naturali sono 238U,
235U, 232Th, 40K, 87Rb
Elementi radioattivi naturali si trovano
nellatmosfera, nel sottosuolo, nelle acque,
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Radioattività nel corpo umano
Il corpo umano è una sorgente radioattiva di
attività pari a circa 8000 Bq
E possibile datare un composto organico in
funzione dellattività del radiosotopo C 14
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Dose da radiazioni naturali e artificiali
fondo naturale 1 mSv/anno raggi cosmici 0.26
mSv/anno gas radon 1.4 mSv/anno
Dosi efficaci rilasciate in alcune tipiche
applicazioni (in mSv/esame) RX TAC Testa
0,07 2 Torace 0,1 10 Addome 0,5 10 Pelvi
0,8 10 Nelle scintigrafie la dose efficace
va da 1 a 4 mSv, per la PET la dose è circa 7 mSv.
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Limiti di dose annua
Limiti di dose annua per radiazioni
artificiali popolazione normale
1 mSv/anno lavoratori esposti
50 mSv/anno
Danni per irraggiamento acuto(tempo inferiore
allora)