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Radiobiologia
· PRODUÇÃO DE RAIOS X
Definir radiação X
Abordar:
· A descoberta dos raios X
· As características desejáveis de uma fonte de raios X
Discutir a produção de raios X:
· Tubos de raios X convencionais
· voltagem do tubo
· relação entre corrente do tubo e corrente do filamento
· espectro de emissão de um tubo de raios X
· filtragem
· relação entre a voltagem do tubo e o espectro de emissão
· material do anodo
Definição de radiação X:
Radiação eletromagnética ionizante de alta frequência e energia, com alto poder de penetração, e utilizada para fins diagnósticos (obtenção de imagens) e terapêutico (radioterapia e radiocirurgia).
Características desejáveis de uma fonte de raios X
• produzir raios X com intensidade suficiente em curto período de tempo (importante para imagens);
• permitir variação da energia do feixe (importante para imagens e terapeutico);
• fornecer raios X em uma forma reproduzível (importante para imagens de boa qualidade);
• possuir operação segura ao profissional e econômica.
Descoberta dos raios X:
- 8 de novembro de 1895 por Wilhelm C. Röentgen (Alemanha) – trabalhava com tubos de Crookes
Precursor:
- Arthur Goodspeed
- Tubos de Crookes – produzia raios catódicos que deixava os filmes fotográficos enegrecidos quando se aproximavam desse aparelho (tubo de crookes).
Inicialmente não se sabia os perigos da radiação X, então era comum utilizá-lo para fins de entretenimento, como em apresentações de circo, em parques. 
Usavam doses elevadas do raio X desnecessariamente, gerando queimaduras, catarata e infertilidade do próprio profissional, pois ele ficava exposto à radiação.
Atualmente os aparelhos apresentam maior segurança e proteção para o paciente e operador. Os filmes radiográficos tem sido substituídos nos dias atuais pela radiografia digital, em que a imagem vai direto para o computador do médico.
Produção de raios X:
Tubos de Raios X Convencionais
Todos os elementos estão contidos dentro da ampola de vidro. O filamento é um catodo, o circuito do filamento é por onde passa uma corrente elétrica até o filamento. Ao ser aquecido (efeito Joule) gera uma carga elétrica espacial, com isso os elétrons passam da banda de valência para a banda de condução, formando a carga elétrica espacial. Esses formarão o feixe de elétrons (os raios catódicos), que vao interagir (partículas beta negativa interagindo com a matéria) com os átomos do anodo. Existem dois tipos de raio X:
- raio X característico: produzido pela interação devido à colisão dos elétrons com os átomos.
- raio X de frenagem: produzido pela interação devido à emissão de radiação.
Anodo em geral está na forma de um disco que está atrelado a um motor elétrico que gira o anodo de tungstênio. Nesse processo ocorre o aquecimento do ponto onde está tendo a interação do feixe de elétrons com os átomos que compõe o anodo 
Voltagem do Tubo
▪ DDP entre anodo e catodo – responsavel por atrair os elétrons emitidos do filamento catodo em direção ao anodo. Sem ela não há campo elétrico.
➢ intensidade do feixe
É extremamente importante pois interfere na qualidade da radiação X produzida, pois quanto maior a DDP entre um anodo e um catodo, maior vai ser a quantidade de elétrons atraídos em direção ao anodo e, consequentemente, maior vai ser o feixe de raio X produzido.
➢ energia dos fótons
Quanto maior a DDP, maior é a força de atração e aceleração desses elétrons em direção ao anodo e, consequentemente, quando eles chegarem para interagir com os átomos do anodo eles vão ter velocidade maior e energia cinética também maior. E quanto maior a energia cinética dos elétrons, maior a energia dos fótons de raio X de frenagem (raio X produzido por interação de radiação) 
▪ DDP constante = maior eficiência de produção de raios X
de acordo com o tamanho da peça anatômica que sera radiografado, se ajusta a DDP. 
Peças anatômicas pequenas (ex: odontológica) – DDP mais baixa 30 – 50 kV
Peça anatômica mais espesso (ex: tórax) – DDP com maior energia 100 – 170 kV.
Quem faz o ajuste é o profissional que opera o raio-X.
Relação entre Corrente do Filamento e Corrente do Tubo
Corrente do filamento → aquecimento do filamento → carga espacial → corrente do tubo
→ Dois modos de operação:
▪ emissão limitada pelo filamento  temperatura
▪ emissão limitada pela carga espacial  voltagem
Aumenta o parâmetro do filamento se precisar de mais fótons. Principalmente pra radiografias de extensão grande como tórax. Altera o parâmetro da carga se precisar de uma radiografia que demande também maior voltagem (mesmo exemplo do tórax).
Espectro de Emissão
→ Fatores que determinam a energia dos fótons de um feixe de raios X:
▪ variação da emissão de raios X de bremsstrahlung
▪ raios X característicos
▪ variação da energia dos raios catódicos devido a variação da voltagem
▪ variação da profundidade no anodo onde os raios X são produzidos 
Corrente do tubo X voltagem do tubo:
Se aumentar a corrente do filamento, para uma mesma DDP, vai ter aumento da corrente do tubo (diferentes valores). Quanto maior a corrente do tubo, maior intensidade de fótons de raio X (e do feixe).
Se variar a voltagem do tubo, quanto maior a voltagem, mais intensa vai ser a corrente do tubo.
 
Filtragem
Todo a ampola onde fica o Raio X é envolta por uma blindagem de chumbo para evitar que ele escape pelo ambiente. Só ficando um trecho sem a blindagem para permitir que o raio X exerça seu papel sobre a peça anatômica. Nessa janela são colocados filtros de metais (alumínio por exemplo) para filtrar fótons de energia menores que não contribuem para a imagem
→ Probabilidade de interação por efeito fotoelétrico:
 E: energia		quanto maior a energia do fóton menor é a probabilidade de interação pelo efeito fotoelétrico.
Filtragem adicional → endurecimento → reduz dose para paciente
Relação entre Voltagem do Tubo e o Espectro de Emissão:
Aumento da voltagem → aumento da eficiência de bremsstrahlung → aumento da altura do espectro de emissão
Se a voltagem interfere na produção de raio X, então ela interfere no espectro de emissão. 
Filtragem inerente em tubos de raios X diagnósticos
Espectro de emissão com diferentes espessuras de filtragem de alumínio:
Para diferentes espessuras de raio X, quanto maior a espessura mais baixo é o espectro, menos fótons escapam. Esse espectro é aferido pelo feixe que já saiu.
A energia do fóton se desloca para a direita, para filtragem mais intensa. 
Os picos representam os fótons de raios X característicos que são emitidos. 
Os fótons de diferentes energias são chamados de fótons de bremsstrahlung (ou de frenagem)
Influência da voltagem no espectro de emissão:
Quanto maior a voltagem, menor é o comprimento de onda, e maior energia dos fótons.
Quanto maior a voltagem aplicada maior é a energia dos fótons produzidos
Espectro de emissão em diferentes voltagens:
Para se radiografar objetos grandes, mais fótons de raio X são necessários.
Material do Anodo
Eficiência de produção:
→ energia da radiação emitida/energia depositada pelo feixe de elétron no alvo
Taxa de energia depositada pelo feixe de elétrons (potência de deposição):
V: voltagem do tubo		
I: corrente do tubo
Taxa de emissão da radiação X (potência irradiada):
Z: número atômico do alvo	
Eficiência de produção:
Raios X característico
origem → diferença de energia entre níveis de energia dos elétrons (saltos eletrônicos). Isso ocorre devido a retirada de um eletron orbital por um eletron incidente por colisão.
Energia máxima de um fóton num feixe de raios X:
	fmax: freqüência máxima
	min: comprimento de onda mínimo
	c: velocidade da lua no vácuo (3 x 108 m/s)
Substituindo valores e expressando Emax em keV:
	Quanto maior a voltagem, menor o comprimento de onda, 	logo, maior a energia do fóton, mais efetivamente ele chega 	ao alvo. 
Eficiência de conversão da energia dos elétrons em raios X:
quanto maior a voltagem aplicada, maior a energia de raio X produzida.
Energia de ligação de elétrons:
quanto mais externa é a camada, menor é a energia de ligação(entre os elétrons orbitais e o núcleo. Quanto mais perto do núcleo mais o eletron está ligado a ele, e maior sua energia de ligação).
Espectro de emissão de raios X: influência do material do anodo:
O molibdênio apresenta dois máximos de raio X emitidos, relativo aos dois picos de fótons máximos que ele alcança, diferente do tungstênio.