Formação dos Raios X

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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Formação dos raios x
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AULA 5- Física das Radiações 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Os raios X tem origem no choque dos elétrons acelerados contra um alvo (anôdo)
A interação entre esses elétrons e os átomos do alvo resultará na formação de raios x e calor
A liberação dos elétrons ocorre no catodo em função da energia térmica fornecida ao filamento,
processo esse conhecido como EMISSÃO TERMOIÔNICA
Os elétrons são acumulados entorno do filamento em um coletor eletrônico evitando a dispersão dos
eletrons
O ajuste da intensidade do feixe de elétrons é dado pela intensidade da corrente do tubo de raios x
(mA)
INTRODUÇÃO
As três partes principais de um equipamento de raios X — o painel de controle, o gerador de alta
tensão e o tubo de raios X — são projetadas para fornecer e direcionar, a um pequeno ponto
sobre o anodo, grande número de elétrons com elevada energia cinética.
A energia cinética é a energia de movimento.
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
A aplicação de uma corrente de alta tensão (KV) no tubo de raios x faz com que o pólo positivo seja o
anodo e o pólo negativo seja o catodo
Isso faz com que os elétrons seja repelido pelo catodo e atraído pelo anodo
O vácuo tem as função de evitar a redução da velocidade no
deslocamento dos elétrons
Os elétrons são desacelerados no anodo e sua energia será convertida em raios x e calor
O tipo de interação entre o elétron incidente e o alvo irá determinar o tipo de radiação formada
INTRODUÇÃO
A produção de calor no anodo cresce com o aumento da corrente elétrica no tubo de raios X. Ao se
-duplicar a corrente do tubo duplica-se o calor produzido.
As interações do elétron podem ocorrer com qualquer dos elétrons orbitais de um átomo
( rx característico), ou nas proximidades do núcleo atômico (rx de frenagem) , sendo dependente da
energia cinética que esse elétron possui e das características do átomo com o qual interage. As
interações transformam a energia cinética do elétron em energia eletromagnética e calor.
FÍSICA DAS RADIAÇÕES 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
-
RAIOS 
X
+
Nuvem de elétrons ou 
carga espacial
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
PRODUÇÃO DA RADIAÇÃO DE FRENAMENTO NO ANODO
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Radiação de Frenamento ou Bremsstrahlung ouBreakingRadiation
FORMAÇÃO DOS RAIOS X
Ocorre com muita frequência na formação do feixe de raios x na radiologia convencional
Essa deflexão faz com que o elétron perca parte ou toda sua energia cinética que será emitida em
forma de raios x
Ao se aproximar do núcleo, o elétron acelerado é atraído, sendo freado e sofrendo um desvio na
sua direção de deslocamento ao sair do processo de interação.
O valor da energia do fóton gerado está diretamente relacionado à energia cinética perdida pelo
elétron acelerado. Se no processo de interação o elétron perde muita energia cinética, o fóton terá
maior energia
Alguns fatores também influenciam o valor da energia desse fóton X gerado pelo efeito
Bremsstrahlung, tais como as características do material do núcleo com o qual o elétron
acelerado interage
No entanto, independentemente desses fatores, o fóton gerado por efeito Bremsstrahlung não possui
um valor predeterminado e se apresenta com um valor de energia numa faixa que varia
de zero até um valor máximo igual à energia cinética de entrada do elétron
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Radiação de Frenamento ou Bremsstrahlung ouBreakingRadiation
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
PRODUÇÃO DA RADIAÇÃO CARACTERÍSTICA NO ANODO
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
FORMAÇÃO DOS RAIOS X
RadiaçãoCaracterística
Tipo de radiação menos frequênte na formação do feixe de raios x
Tipo de radiação MENOS frequente na formação do feixe de raios x convencional , diferente na
mamografia onde esse feixe é predominante
Quando elétrons projetados ionizam um átomo do alvo através da remoção de um elétron da
camada K, uma VACÂNCIA ( ou buraco ) temporária é produzida nessa camada.
Os raios X característicos são gerados quando um elétron acelerado, ao interagir com a eletrosfera
do átomo, cede energia arrancando um elétron de uma camada mais interna, frequentemente da
camada K.
Ao gerar essa lacuna na eletrosfera, os elétrons do átomo tendem a se reorganizar, e um elétron
orbital de uma camada mais externa da eletrosfera ocupa a lacuna criada, perdendo parte de sua
energia.
Esse fenômeno físico gera fótons denominados “raios X característicos” porque os valores da
energia dos fótons X gerados são predeterminados e dependem do átomo com o qual o elétron
acelerado interagiu, do elétron que foi arrancado da estrutura atômica, e do elétron que migrou
perdendo a energia transformada em um fóton X.
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
O rendimento na produção do raios x é muito pequeno, pois aproximada mente
99% da energia de frenagem é convertida em calor e apenas 1% é convertida em raios x
Do volume de raios x produzidos (1%) apenas 10% aproximadamente pode ser aproveitado para realização do
exame radiográfico (feixe útil de radiação)
O raios x são produzido em toda área de impacto dos elétrons no anodo dispersando-se em linha reta em todas
as direções
No tubo de raios x pode ocorrer o choque de alguns elétrons com outra estrutura do tubo podendo produzir uma
radiação de baixa energia denominada RADIAÇÃO EXTRA FOCAL
FORMAÇÃO DOS RAIOS X
Feixe de Radiação
Vista frontal 
área focal ou alvo 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
QUALIDADE DO FEIXE DE RAIOS X QUANTIDADE DE RAIOS X
A Miliamperagem (mA) controla o
número de elétron pela temperatura
(grau de incandescimento) do filamento
do catodo.
Quanto mais quente for o filamento,
maior o número de elétrons disponível
para formar a corrente de elétron que
atingira o alvo do anodo.
Aumentando a miliamparagem aumenta-
se a intensidade de raios X, e que
diminuindo a miliamparagem, diminue-se
a intensidade
Tensão elétrica ou Kv =kilovoltagem.
Quando a energia de um feixe de raios X
cresce, a sua capacidade de penetração
também é aumentada.
A penetrabilidade se refere à capacidade
do feixe de radiação de penetrar no
tecido.
A penetrabilidade de um feixe de raios X
é chamada de qualidade do feixe
IMPORTANTÍSSIMO :
Quanto maior a tensão elétrica ( Kv) maior será:
A penetração do feixe, frequencia , D.D.P, velocidade dos elétrons e
MENOR SERÁ O COMPRIMENTO DE ONDA
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
O feixe de radiação que emerge do anódio não é mono energético
O feixe é formado por fótons que variam com a tensão total (KV) aplicado ao tubo de raios x (fótons
menos energéticos e fótons mais energéticos em um mesmo feixe)
A energia máxima do feixe de radiação é determinada pelo KVp (tensão de pico),
Quanto menor a flutuação da tensão total aplicada ao tubo ( mais próxima da tensão de pico) mais
homogênea tende a ser o feixe de radiação formado
Não podemos esquecer que quanto maior o número de pulsações por ciclo de um transformador
melhor será a qualidade do feixe de raios x
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
A qualidade do feixe pode ser medida pela camada semi – redutora
Camada semi – redutora é a espessura de um material (alumínio) que colocado diante do feixe de radiação
reduz sua intensidade a metade do valor original
Quanto mais energético o feixe maior será a espessura necessária para reduzir sua intensidade a metade do
valor original e consequentemente maior será sua qualidade
Para produção de raios x é necessário o aquecimento prévio do filamento até a temperaturade emissão dos
elétrons
Em tubo com anódio giratório a produção de raios x acontece em dois estágios
Em tubo com anódio fixo o filamento é aquecido ao ligar o aparelho
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
O feixe que sai pela janela da cúpula são denominado feixe útil de radiação e corresponde
apenas cerca de 10% de toda radiação da radiação gerada
O feixe útil de radiação é divergente e de formato cônico
Não é uniforme em intensidade em um plano transversal devido basicamente a dois fatores:
1- lei do inverso do quadrado da distância
2- Efeito anódio
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
1- lei do inverso do quadrado da distância
A intensidade da radiação decresce proporcionalmente ao quadrado da distância
Devido ao formato cônico do feixe de radiação, todos os seus pontos em um plano transversal não
estão em uma mesma distância do foco
Isso que disser que os raios periféricos estão mais distante do foco que o raio central
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA
O feixe de raios-x ao emergir do
ponto focal tem uma forma cônica
e divergente
Nesse feixe cônico tem o que incide 
de forma ao objeto e ao anteparo.
FOCO EMISSOR
RAIO CENTRAL 
PERPENDICULAR 
As outras partes do cone incidem
de maneira pois se
propagam em linha reta mais
divergente.
oblíqua
O feixe que sai pela janela da cúpula são denominado feixe útil de radiação e corresponde 
apenas cerca de 10% de toda radiação da radiação gerada
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
1. Lei do inverso do quadrado da distância 
A intensidade da radiação decresce proporcionalmente ao quadrado da distância da fonte 
emissora 
Fonte 
Emissora 
devido basicamente a dois fatores
O feixe de radiação Não é uniforme em intensidade em um plano transversal 
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
1- lei do inverso do quadrado da distância
1mIntensidade = 1
2m
Intensidade = 1/4
3m
Intensidade = 1/9
Como se pode observar na figura acima, a partir de do local de geração, os raios – x se propagam em linha reta,
fazendo com que as áreas dos quadrados originados pela projeção dos raios – x aumentem na razão inversa do
quadrado da distância ao ponto focal´, ou seja , quando a distância do ponto de geração duplica, a energia
irradiada cai para ¼ do valor original e que , quando essa triplica em relação ao mesmo ponto, a energia cai
para 1/9 do valor original
I1
I2
=
D
2
1
D
2
2
I1 = intensidade medida na 
distancia 1
D1= distancia 1 de medição 
I2= intensidade medida na 
distancia 2
D2 = distancia 1 de medição 
Geração dos raios – x
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Na pratica o feixe útil de radiação pode ser considerado homogêneo em intensidade
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
Corresponde a absorção pelo próprio anódio, do feixe de raios x que emerge do anodo isso
determina uma atenuação do lado do mesmo
Essa atenuação (cerca de 5%) torna-se mais evidente em
angulações menores e na menores distância foco receptor
Efeito anodio , Efeito Calcanhar , Efeito Talão ou Efeito Heel
FÍSICA DAS RADIAÇÕES 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
-
RAIOS 
X
+
Nuvem de elétrons ou 
carga espacial
A intensidade da radiação emitida pela extremidade do catodo e
maior do que a emita pela extremidade do anodo devido a
própria absorção pelo ângulo do ÂNODO, é um processo
INERENTE da produção de raios –x .
EFEITO TERMOIÔNICA – após uma passagem de uma
corrente de miliamperagem que aquece o filamento e o
ioniza produzindo uma nuvem de elétron
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
FATORES QUE AFETAM O ESPECTRO RADIOGRÁFICO
TENSÃO RADIOGRÁFICA( KV) OU VOLTAGEM 
Um ajuste da tensão é o principal parâmetro da técnica radiográfica, pois determina decisivamente o espectro
radiográfico, na medida em que o kV aumenta , a quantidade de fótons aumenta aproximadamente pelo quadrado
do fator (kV ) , e há produção de maior quantidade de fótons de maior energia, ele controla a penetrabilidade do feixe
com isso ele controla o contraste radiográfico.
2
MILIAMPÈRE-SEGUNDO (MAS) 
O ajuste no conjunto formado pela corrente radiográfica e pelo tempo de exposição é um parâmetro fundamental da
técnica radiográfica, pois permite controlar a quantidade de fótons produzidos, quando se dobra o mAs dobramos o
n° de elétrons produzidos, assim dobrando a quantidade de radiação , vale lembrar que o mA e o tempo são
grandezas inversamente proporcionais, alterando-se um deles o mAs final não haverá alteração ou constante .
Corrente (mA) Tempo ( s) mAs
200 1
400 0,5
800
2000
0,25
0,1
200
200
200
200
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
FATORES QUE AFETAM O ESPECTRO RADIOGRÁFICO
FILTRAÇÃO ADICIONAL 
A filtração é utilizada com a finalidade de reduzir a quantidade de fótons de baixa energia ( maior
comprimento de onda ) aumentando a energia média do feixe, resultando em maior penetrabilidade,
efeito semelhante ao aumento do kV, normalmente utiliza-se o alumínio , porém segundo João Gilberto
T.Jr, pode-se utilizar em alguns casos cobre ou molibdênio.
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
FORMAÇÃO DOS RAIOS-X -FEIXE DE RADIAÇÃO 
FATORES QUE AFETAM O ESPECTRO RADIOGRÁFICO
MATERIAL DO ÂNODO
O n° atômico (Z) do material do anodo afeta a quantidade e a energia média dos fótons do feixe 
de radiação. A eficiência na produção de radiação de frenagem no raios –x convencial da-se por 
usar um material de alto número atômico ( w=74) , já na mamografia a predominância e dos 
raiso-x característicos devido a utilização do molibdênio (Z=42) ou ródio (Z=45). 
TIPO DE GERADOR DE ALTA TENSÃO OU FORMA DA ONDA DA VOLTAGEM APLICADA 
Existem vários tipos de gerados como vimos na aula 2, monofásicos, trifásicos e o de alta 
frequência, a eficiência de produção aumenta do monofásico para o de alta frequência, quanto 
maiores a quantidade e a energia média dos fótons de um feixe maior será sua eficiência . 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Formação da Imagem Radiográfica
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
A formação da imagem é regida pelas leis da óptica geométrica
Obedece uma relação direta das distâncias relativas entre:
1. Foco
2. Objeto
3. Filme
A imagem radiográfica é uma projeção cônica do objeto, onde a projeção da imagem no
filme radiográfico sofrerá sempre uma ampliação
Essa ampliação é o resultado da divergência do feixe de raios x
Conceitos Básicos
FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Conceitos Básicos
Esquema mostrando o feixe de raios x cônico e divergente Essa 
característica do feixe projeta uma imagem ampliada do
objeto
No feixe cônico temos o raio central que
incide perpendicular ao objeto e ao anteparo
As outras partes do cone incidem de 
maneira obliqua pois se propagam em linha 
reta mais divergentemente
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Imagem Projetada
O tamanho da imagem projetada de um objeto vai depender
1 - Do tamanho do objeto radiografado
2 - Da distância foco filme que influenciara no 
tamanho da imagem projetada
3 - E na distância foco objeto que também influenciara 
no tamanho da imagem projetada
FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Onde:
I = tamanhoda imagem 
O = tamanho do objeto
dFoFi = distância foco filme
dFoO = distância Foco objeto
Imagem Projetada
O tamanho da imagem projetada é calculada pela
seguinte fórmula:
FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
A = coeficiente de ampliação
Imagem Projetada
E a razão entre as dimensões lineares da imagem radiográfica e as dimensões 
correspondentes do objeto
O coeficiente de ampliação é calculada pela formula:
FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA
I = DfoA ou imagem projetada no filme 
O = DfoO ou objeto radiografado 
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
A limitação das bordas da imagem projetada tem uma relação direta com a nitidez da
imagem radiográfica
Uns dos fatores geométricos importante no tamanho da zona de penumbra é o tamanho do
foco emissor
Quanto maior o foco emissor maior será a zona de penumbra, maior será a distorção da
imagem e menor será a nitidez e o detalhe da imagem
A zona de penumbra também é conhecida como flou geométrico, que corresponde a
falta de nitidez da imagem radiográfica causada pela distorção geométrica
FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA
Imagem Projetada
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Imagem Projetada
A zona de penumbra pode ser calculada pela fórmula: 
Onde:
P = tamanho da zona de penumbra
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Imagem Projetada
Área de Penumbra
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Para uma mesma distância objeto filme, uma maior distância foco 
objeto resultará em uma menor ampliação da imagem radiográfica 
e uma menor zona de penumbra
Imagem Projetada
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Imagem Projetada
Para uma mesma distância Foco filme, uma menor distância
objeto filme resultará em uma menor ampliação da imagem
radiográfica e uma menor zona de penumbra
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Imagem Projetada
Conclusão
Para evitar a falta de nitidez geométrica (flou geométrico) devemos 
usar a combinação dos seguintes parâmetros:
1- maior distância foco filme
2 - menor distância objeto filme
3 - menor foco emissor
FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA
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