FÍSICA DAS RADIAÇÕES (Radiologia 1)

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1 Brenda Araújo (@brendaraujo____) – Odontologia, UFPE Radiologia 1 
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Física das Radiações 
CONCEITOS IMPORTANTES 
Os átomos, chamados de partículas 
elementares ou fundamentais, são estruturas 
básicas constituintes da matéria. Eles possuem um 
núcleo central com prótons (+) e nêutrons. Estes 
últimos possuem um papel muito importante, pois 
mantêm o núcleo unido através do impedimento 
da repulsão entre os prótons. Ao redor do núcleo, 
tem-se a eletrosfera, formada, como o próprio 
nome sugere, por elétrons (-) dispostos em órbitas 
circulares/elípticas, em diferentes níveis de 
energia e diferentes quantidades de elétrons. 
Quanto mais próximo do núcleo, maior a 
energia/força de união dos elétrons da elipse. 
Com isso, a energia necessária para deslocar os 
elétrons mais próximos do núcleo é bem maior do 
que os que estão em camadas mais externas. 
 
⇾ Excitação: acontece quando um elétron passa 
de uma camada interna para uma mais externa. 
Isso ocorre com a liberação de energia. 
 
⇾ Energia: é o ganho ou a perda de um elétron. 
Quando perde, torna-se um íon positivo (cátion). 
Quando ganha, torna-se um íon negativo (ânion). 
 
⇾ Z = número atômico (total de prótons). 
 
⇾ N = número de nêutrons. 
 
⇾ A = massa atômica. Fórmula: A = Z + N. 
 
⇾ Isótopos: são átomos que possuem o mesmo 
número atômico, ou seja, a mesma quantidade 
de prótons. 
 
⇾ Radioisótopos: são isótopos com núcleos 
instáveis e que sofrem desintegração radioativa. 
 
⇾ Quilovoltagem (kV): diferença de potencial 
entre o cátodo e o ânodo. 
 
⇾ Miliamperagem (mA): quantidade de elétrons 
que estão sendo acelerados (corrente). 
 
⇾ Ampola de raios-X: também chamada de tubo 
de Coolidge, é um dispositivo cuja função é a 
produção de um feixe de elétrons acelerados. 
Possui dois eletrodos: um cátodo (polo negativo), 
que é aquecido por uma corrente elétrica de 
grande magnitude que passa por um filamento de 
tungstênio, emitindo uma nuvem de elétrons que 
é dirigida e acelerada contra o polo positivo, o 
ânodo, onde se localiza o alvo – anteparo de 
tungstênio. 
 
 
NATUREZA DA RADIAÇÃO 
 A radiação é a transmissão de energia 
através do espaço. Existem duas formas: 
⇾ Corpuscular: é constituída de um feixe de 
partículas elementares ou de núcleos atômicos – 
partículas atômicas e subatômicas. Partículas alfa, 
beta e raios catódicos fazem parte dessa classe. 
De um modo geral e tendo como base 
uma ampola, os raios catódicos são elétrons que 
se deslocam de forma artificial do cátodo para o 
ânodo em alta velocidade, quando colidem com 
o anteparo de tungstênio geram os raios-X. 
 
⇾ Eletromagnética: é o movimento de energia 
através do espaço na forma de ondas, 
decorrente de um campo magnético e outro 
elétrico. Raios gama, raios-X, raios UV, ondas de 
rádio e luz visível fazem parte dessa classe e 
possuem um maior poder de penetração do que 
as radiações corpusculares. 
 
• Obs.: o alto poder de penetração dos raios-X é 
importante para que eles possam atravessar as 
estruturas corporais e serem utilizados para 
diagnóstico. 
 
 
2 Brenda Araújo (@brendaraujo____) – Odontologia, UFPE Radiologia 1 
Quando os elétrons colidem no alvo de 
tungstênio, 99% da energia é transformada em 
calor e 1% em raios-X. 
COLISÃO COM PRODUÇÃO DE CALOR 
No esquema presentado pela letra A, 
temos um elétron incidente, que vem do cátodo, 
chocando-se em alta velocidade com o 
anteparo de tungstênio, interagindo com a 
eletrosfera de seus átomos. Com essa colisão, o 
átomo é desviado e perde parte de sua energia, 
produzindo calor. 
 
Na letra B, o elétron incidente, que vem do 
cátodo, colide com um elétron presente na 
eletrosfera do átomo de tungstênio, fazendo com 
que ambos sejam desviados. Nesse caso, também 
há geração de calor. 
 
COLISÃO COM PRODUÇÃO DE RAIOS-X 
• Os raios-X são descritos como sendo constituídos 
de pacotes de ondas de energia. 
• Cada pacote é denominado fóton e é 
equivalente a um quantum de energia. 
• O feixe de raios-X utilizado para fins diagnósticos 
é composto por milhões de fótons distintos. 
ESPECTROS DOS RAIOS-X 
⇾ Espectro contínuo: os fótons de raios-X emitidos 
pela rápida desaceleração dos elétrons que 
passaram próximo ao núcleo do átomo de 
tungstênio são, algumas vezes, designados como 
radiação Bremsstrahlung ou de freamento. 
A ampola é responsável por produzir os 
raios-X. Ela é conectada a uma corrente elétrica, 
que aquece o filamento de tungstênio com laser 
gerando, a partir disso, uma nuvem de elétrons. 
Estes sofrerão influência de um diferencial de 
potencial que faz com os elétrons se desloquem 
em alta velocidade e com muita energia do 
cátodo para o ânodo. Quando colidem no alvo, 
composto também por tungstênio, os elétrons 
incidentes vão passar pela eletrosfera dos átomos 
de tungstênio e, conforme se aproximam do 
núcleo, vão perdendo força e velocidade, sendo 
desviados para outra direção e perdem parte de 
sua energia. Esse desvio de rota, provocado por 
desaceleração ou freamento, emite fótons de 
raios-X. Os fótons se direcionam paro um filtro e 
serão direcionados para o paciente. 
 
⇾ Espectro característico: os fótons de raios-X 
emitidos a partir do alvo transformam o espectro 
característico ou linear. 
Ao invés de desacelerar, o elétron 
incidente se choca com algum elétron da 
camada interna (K) da eletrosfera do átomo de 
tungstênio, desviando-o e criando uma vacância 
– espaço, vaga – na camada K. Com isso, para 
que o átomo se reequilibre, um elétron da 
camada mais externa tentar ocupar essa 
vacância e isso também faz com que sejam 
emitidos fótons de raios-X. 
 
CARACTERÍSTICAS FO FEIXE DE RAIOS-X 
O feixe de raios-X pode variar em: 
⇾ Intensidade: quantidade de fótons de raios-X no 
feixe. 
 
⇾ Qualidade: energia carregada pelos fótons 
(poder de penetração). 
Esses fatores – de modo geral, tudo o que 
acontece dentro da ampola – são influenciados 
pela kV e mA do aparelho de raios-X. 
 
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• Obs.: os aparelhos odontológicos, normalmente, 
operam entre 50 e 90 kVp. A energia necessária 
para descolar um elétron da camada mais interna 
do átomo de tungstênio é de, aproximadamente, 
69,5 kV. Dessa forma, os átomos incidentes 
necessitam ter uma alta energia. 
INTERAÇÃO DOS RAIOS-X COM A MATÉRIA 
Depois dos raios-X serem formados no 
interior da ampola, eles são filtrados e vão interagir 
com a matéria, ou seja, com o paciente. 
 
Os feixes de raios-X saem do cone 
localizador atravessam o paciente. Uma parte 
dessa energia é absorvida e uma parte vai ser 
utilizada para sensibilizar os filmes ou sensores 
radiográficos. 
Os fótons de raios-X podem ser 
completamente espalhados (sem perda de 
energia), serem absorvidos (com perda total de 
energia), serem espalhados com alguma 
absorção de energia (uma parte da energia é 
absorvida e uma parte é dissipada) ou apenas 
serem propagados sem sofrer alterações. 
 
INTERAÇÃO DOS RAIOS-X À NÍVEL ATÔMICO 
A partir da interação com a matéria, 
surgem dois efeitos de interesse clínico: 
⇾ Efeito Compton: se dá pela interação do fóton – 
colide com alta energia – com algum elétron da 
camada mais externa de um átomo da matéria. 
Esse elétron vai ser desviado e uma parte da 
energia é dissipada (fóton espalhado). Esse efeito 
ocorre na maioria das vezes. 
 
⇾ Efeito fotoelétrico: ocorre quando o fóton de 
raios-X incidente, ao interagir com a matéria, 
passa com alta velocidade pela eletrosfera de um 
átomo da matéria e atinge um elétron dacamada 
mais interna – este vai ser desviado e passa a ser 
chamado de fotoelétron. Essa é uma reação em 
cadeia, uma vez que o elétron que foi desviado 
também vai interagir com os átomos da matéria, 
colidindo com eles e podendo deslocar seus 
elétrons. Quando o elétron da camada mais 
interna é desviado, uma parte da matéria absorve 
essa energia e uma parte é utilizada para desviar 
esse elétron (fotoelétron) e está livre para interagir 
com o tecido ao redor. 
 
• Obs.: a radiação X é tida como ionizante pois ela 
tem o poder de deslocar elétrons do átomo da 
matéria. É essa capacidade de ionização que 
pode gerar efeitos biológicos dos raios-X. 
REFERÊNCIAS 
WHAITES, E. Princípios de Radiologia Odontológica. 4ª 
ed. Porto Alegre: Artmed, 2003.