Componentes da Alimentação Elétrica - Parte 2

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Monique Araujo 
 Componentes da Alimentação Elétrica – 
Parte 2 
Definição de Energia 
A energia é uma grandeza física capaz de realizar trabalho por meio de 
uma ação ou movimento. Pode se manifestar como: cinética, mecânica, potencial 
elástica e gravitacional, térmica, elétrica e nuclear. 
Antoine-Laurent de Lavoisier define a energia como uma grandeza que conserva 
sua unidade, alguns tipos de energia podem ser intercambiados em diferentes 
formas de apresentação. Como a energia mecânica de quedas d1água nas usinas 
hidrelétricas que são convertidas em energia elétrica. 
Numa ampola de raios-X a energia cinética dos elétrons projetados é convertida 
em energia térmica e energia eletromagnética ao entregarem sua energia para os 
átomos constituintes do alvo, através de interações com os orbitais eletrônicos 
e com os campos nucleares. 
Interação dos Elétrons com o Alvo na Produção de Calor 
A maior parte das interações entre os elétrons projetados e o alvo do anodo 
determina conversão em calor. Isso ocorre devido à interação do feixe de 
elétrons oriundos do catodo com os elétrons de orbitais mais externos dos 
átomos do alvo. Ao ocorrer transferência de energia, o elétron pode ser excitado 
ou ionizado. Na excitação o elétron é promovido para um maior nível energético, 
retornando para o seu nível normal de energia, ao emitir ondas 
eletromagnéticas infravermelhas, processo responsável pela maior parte do 
calor produzido em um tubo de raios X. 
Relação da Produção de Calor v. Raios X 
A quantidade de calor produzida na ampola cresce diretamente 
proporcional à corrente elétrica aplicada no tubo e, eleva-se com o acréscimo da 
tensão de pico aplicada, de forma mais aproximada e não linear. Na produção 
da radiação, a eficiência não varia com a alteração da corrente elétrica aplicada 
ao tubo, enquanto isso, ela irá aumentar com a utilização de tensões mais 
elevadas. 
Monique Araujo 
Por exemplo: se usarmos 60kVp, apenas 0,5% dessa energia cinética será 
transformada em radiação, se subirmos para 100kVp a porcentagem sobre para 
1%. Já em equipamentos com megavoltagem (MV = 106 volts, não possuem 
aplicação diagnóstica), com a tensão de 20MV (20.000kV), a porcentagem de 
radiação produzida será 70%. 
Interação dos Elétrons com o Alvo na Produção da Radiação 
Quando os elétrons chegam ao polo positivo, chocam-se com uma estrutura 
metálica de tungstênio, produzindo fótons de calor e radiação. O fator 
determinante para essa produção será a energia atribuída a esse fóton. Assim: 
quanto maior a energia e mais próximo ao núcleo os elétrons passarem ou se 
chocarem maiores são as chances de serem fótons de raios X. A produção dessa 
radiação poderá ocorrer por dois tipos de interação elétron-alvo: frenamento e 
radiação característica. 
Produção por Frenamento (Bremsstrahlung) 
Ocorre quando os elétrons serão atraídos por meio da influência do campo 
eletromagnético do núcleo, desviando sua trajetória e perdendo energia cinética. 
Como existe a lei 
de conservação da 
energia cinética, a 
diferença da 
energia inicial 
menos a energia 
final será a 
energia do fóton. 
O ângulo de 
espalhamento do 
elétron, após 
interação com o 
campo elétrico do 
núcleo será proporcional à energia cinética cedida neste processo. O valor exato 
da energia cedida será exatamente igual à energia do fóton produzido 
Energia do Fóton Orbital que o 
Elétron Passou 
Ângulo de 
Espalhamento 
Tipo de Energia 
Baixa L, M, N, O, P e Q Pequeno Calor 
Monique Araujo 
Alta Entre o núcleo e o 
orbital K 
Grande Raios X 
 
Produção de Radiação Característica 
Os raios X característico são chamados assim devido à relação energética 
entre o fóton produzido e o orbital do elemento alvo no qual o elétron acelerado 
interagiu. Para isso, os elétrons precisam se chocar uns com os outros. O elétron 
incidente (acelerado) transfere energia suficiente ao elétron do orbital “K ou L”, 
para que seja ejetado de sua órbita, deixando uma vacância (que será preenchida 
por elétrons de orbitais mais externos). A energia do fóton produzido será igual 
à sua menor ocorrência em relação à produção por frenamento, esses fótons 
serão responsáveis por uma pequena parcela dos raios X produzidos. 
Orbital K L M N O P 
Energia de ligação 
(keV) 
69 12 3 1 0,1 - 
 
Se considerarmos um elétron do orbital L preenchendo a vacância deixada no 
orbital K, a energia dos rios X características produzidos será a subtração 
destas duas energias de ligação, ou seja, 57,4keV. Caso o elétron do orbital M 
preencha essa vacância, a energia das radiações características será 66,7keV.