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RADIOISÓTOPOS
Fatores históricos 
Ondas
História da radiologia
 Wilhelm Conrad Röntgen (1845 – 1923)
Físico alemão que, em 8 de novembro de 1895, produziu radiação electromagnética nos comprimentos de onda correspondentes aos atualmente chamados raios X
Wilhelm Conrad Röntgen
1845 - Röntgen nasceu em Lennep, na Alemanha.
1848 – Se muda para Holanda 
Foi expulso 
da Escola técnica
 de Utrecht.
1865 – Foi 
reprovado para
 entrar na 
Universidade de Utrecht.
Wilhelm Conrad Röntgen
1869 - Graduou-se com um Ph.D. da Universidade de Zurique (Suíça).
1874 - Tornou-se conferencista da Universidade de Estrasburgo.
 1875 - Chegou a ser professor da Academia de Agricultura de Hohenheim, Württemberg.
1876 - Retornou a Estrasburgo como professor de Física.
Wilhelm Conrad Röntgen
1879 - Chegou a chefe do departamento de Física da Universidade de Giessen.
1888 - Era físico chefe da Universidade de Würzburg.
1900 - Físico chefe da Universidade de Munique.
Descoberta dos raios X
James Clerk Maxwell (1831 – 1879) - Ele apresentou uma teoria da luz como um efeito electromagnético.
William Crookes (1832 – 1919)
Descoberta dos raios X
Eugen Goldstein ( 1856 – 1931) – Em 1880 publicou uma artigo citando que uma tela podia ser excitada mesmo quando protegida dos raios catódicos.
Hermann Von Helmholtz ( 1821 – 1894) – Foi o primeiro a publicar uma das características dos raios X, a capacidade de penetrar materiais densos.
Heinrich Hertz ( 1857 – 1894) – Descobriu as ondas de rádio e as similaridades dela com a luz.
	Descobriu o efeito foto elétron e também observou que filmes proximo ao tubo eram sensibilizados.
Descoberta dos raios X
Philipp Lenard (1862 – 1947) – Construtor do tubo com janela, comprovou que os raios catódicos não eram feitos de átomos.
Tinha como inimigo Röntgen, Einstein e Thomson. 
Estudou os raios catódicos fora do tubo de Crookes, Raios de Lenard
Observou que os raios atravessavam folhas finas de metais e sensibilizavam os filmes radiográficos.
Fez testes com materiais fluorescentes.
Ao conter o gás hidrogênio com folhas metálicas constatou que os raios catódicos não eram formados por átomos.
Descoberta dos raios X
Em 1895 Rontgen repete as experiências de Lenard.
Descreveu quase todas as características dos raios X.
Realizou a 1º Radiografia na história da medicina.
 Wilhelm Conrad Röntgen (1845 – 1923)
Cascata de eventos
Ernest Rutherford – Em 1898 utilizou uma tela fluorescente para detectar radiação de um material radioativo e descobriu as radiações alfa e beta.
A Alfa era atraída por cargas negativas e a beta por cargas positivas.
Paul Villard – Em 1900 Descobre uma radioatividade que não apresenta carga elétrica ( Radiação Gama).
Cascata de eventos
Joseph John Thomson – Em 1897 descobre que os raios catódicos são formados de elétrons e que os átomos não são partículas indivisíveis.
Albert Einstein – Em 1905 propôs a idéia do fóton de energia, conceito que admitia carater corpuscular para luz. 
Os raios X
Os raios X pertencem ao espectro eletromagnético.
Ao espectro eletromagnético pertencem a luz visível, as ondas de rádio, o ultravioleta e as radiações gama.
Comprimento de onda.
Ondas
Comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda.
λ = Comprimento de Onda.
Υ = Amplitude de Onda.
Frequência indica o número de execuções (oscilações) por unidade de tempo.
F=1/T
F(Hz)- Frequência em Hertz
T(s)- Tempo em Segundo
Ondas
Quando se lida com radiação electromagnética no vácuo, essa velocidade é igual à velocidade da luz 'c', para sinais (ondas) no ar, essa velocidade é a velocidade a que a onda viaja. 
O comprimento de onda λ tem uma relação inversa com a frequência F
 O comprimento de onda é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda.
Ondas
	Período da onda eletromagnética é o intervalo de tempo necessário para a onda caminhar um comprimento de onda. 
Ondas
A figura abaixo representa uma onda periódica propagando-se na água (a onda está representada de perfil). A velocidade de propagação desta onda é de 40 m/s, e cada quadradinho possui 1 m de lado. 
Determine:
O comprimento de onda (l) desta onda.
A amplitude (A) desta onda.
A frequência (f) da onda.
O período (T) de oscilação do barquinho sobre a onda
Uma onda desloca-se na superfície de um lago com velocidade de 0,3 m/s. Sabendo que o comprimento de onda é 0,6 m, determine quantas vezes por segundo um pedaço de madeira que flutua neste lago vai realizar um movimento de "sobe-desce". Isso corresponde a perguntar qual é a frequência deste movimento oscilatório, em hertz.
Se uma régua passa a tocar a água 20 vezes em cada 5,0 segundos, então essa mudança provocará uma alteração:
 
a) na frequência da onda e em seu comprimento de onda; 
b) na velocidade e na frequência da onda; 
c) na velocidade da onda e em seu comprimento de onda; 
d) no comprimento da onda, na velocidade e na frequência da onda; 
e) somente na frequência da onda. 
	(USF) Duas ondas propagam-se no mesmo meio, com a mesma velocidade. O comprimento de onda da primeira é igual ao dobro do comprimento de onda da segunda. Então podemos dizer que a primeira terá, em relação à segunda: 
	a) mesmo período e mesma frequência; 
	b) menor período e maior frequência; 
	c) maior período e menor frequência.
	d) menor período e menor frequência; 
	e) maior período e maior frequência; 
(FUVEST) O ouvido humano consegue ouvir sons desde aproximadamente 20Hz até 20 000Hz. Considerando que o som se propaga no ar com velocidade de módulo 330m/s, qual é o intervalo de comprimento de onda detectado pelo ouvido humano? 
a) 16,5m até 16,5mm 
b) 165m até 165mm 
c) 82,5m até 82,5mm 
d) 8,25m até 8,25mm 
e) 20m até 20mm 
(UFJF) Um homem balança um barco no qual se encontra e produz ondas na superfície de um lago cuja profundidade é constante até a margem, observando o seguinte: 
1° - o barco executa 60 oscilações por minuto; 
2° - a cada oscilação aparece a crista de uma onda; 
3° - cada crista gasta 10s para alcançar a margem. 
Sabendo-se que o barco se encontra a 9,0m da margem e considerando as observações anteriores, pode-se afirmar que as ondas do lago têm um comprimento de onda de: 
a) 6,6m 
b) 5,4m 
c) 3,0m 
d) 1,5m 
e) 0,90m 
Propriedades dos Raios X
Não são desviados por campos elétricos ou magnéticos.
Apresentam propriedades similar ao da luz.
Não são considerados matéria e sim energia que se propaga.
No espectro os raios X apresentam ondas de alta frequência.
Obs:
	Em determinadas condições as ondas eletromagnéticas se comportam como partículas com carga e massa nulas. ( Fótons de energia)
Modelo atômico da matéria
Matéria é definida como aquilo que ocupa lugar no espaço. 
Principais propriedades são: Massa, Densidade, Carga elétrica. 
Massa – É a quantidade de matéria de um corpo, sua unidade é dada em Kg
Densidade – É a relação entre a massa e o volume, sua unidade de medida é o Kg/m³
Carga elétrica – É a capacidade da matéria produzir fenômeno de atração ou repulsão, sua unidade de media é o Coulomb ( C ).
Composição da matéria 
Partícula
Massa Kg
Próton
1,6726X 10-27
+ 1,6 X 10-19
Nêutron
1,6747X 10-27
0
Elétron
9,1 X 10- 31
- 1,6 X 10-19
O átomo
O modelo aceito atualmente do átomo foi proposto por Ernest Rutherford, (Modelo Planetário).
Modelo Planetário
Modelo atômico de rutherford-bohr
Produção dos Raios X
Um equipamento de raio X possui três elementos básicos.
 O Tubo de raios X, 
O Console de operação,
O Gerador de alta tensão.
Tubo de raios X
Tubo de Raio X
Rotor
Anodo Giratório
Vidro
Filamento
(Catodo)
Copa Focalizadora
Catodo
Catodo é o eletrodo negativo do tubo de raios X
O catodo é constituído por dois elementos:
Filamento - Apresentar alto ponto de fusão.
			 Número atômico elevado. 
Tungstênio (W) 
Número atômico (Z=74)
Ponto de fusão 3400°
 Copo de foco – Tem como função concentrar os elétrons
livres liberados pelo filamento.
Filamento de
Foco Fino
Filamento de
Foco Grosso
Anodo
É o eletrodo positivo do tubo.
O anodo é constituído por dois elementos,
Base: Constituída por materiais bons condutores de elétricos e térmicos.
 Alvo: Boa condutividade térmica e alto ponto de fusão.
Tipos de anodos
Parâmetros de exposição
Parâmetros são as variáveis que podem ser selecionadas no console de controle.
mA = Miliampère 
mA é chamada de corrente do tubo e é responsável pela liberação dos elétrons no catodo.
O mA pode variar de 100 a 1200mA dependendo do modelo e fabricante.
Parâmetros de exposição
Tempo: O tempo corresponde ao tempo que os circuitos estarão ligados e consequentemente o filamento estará liberando elétrons.
Parâmetros de exposição
kV = kilovoltagem
kV é a energia responsável pela diferença de potencial que irá atrair os elétrons do catodo para o anodo. 
Parâmetros de exposição
Durante o trajeto até o anodo, os elétrons sofrem interações entre si, diminuindo sua velocidade.
O valor máximo de energia cinética que elétron pode adquirir pode ser calculado da seguinte forma:
Emax = e x V
e = carga elétrica = 1,6 X 10 -19 C
C = coulomb
V = Valor da alta tensão (kV)
Obs: Em unidades de eV, a energia do elétron é numericamente igual a do kV
Elétron-Volt (eV)
É a quantidade de energia adquirida por um elétron ao ser submetido a uma diferença de potencial 1 volt.
1 eV = 1,6 x 10-19 x 1 = 1,6 x 10-19 J
e = 1,6 x 10-19 
V = 1
Parâmetros de exposição
mAs : É o produto da corrente do tubo mA pelo tempo de exposição (s).
Corrente X Tempo = carga elétrica 
	500 mA X 0,1s = 50mAs
Interação dos elétrons
Os elétrons acelerados pela diferença de potencial não interagem com os núcleo dos átomos encontrados no alvo.
Ocorrem varias reações de interações de energia, com a emissão de raios X e produção de calor (99%).
As interações são classificada de três formas:
Interação de Freamento:
1.1 O elétron aproxima-se do núcleo do átomo sem penetra-lo.
1.2 Ocorre uma força de atração elétrica desacelerando o elétron.
1.3 o elétron é desviado da rota inicial. 
Obs: ao ocorrer a desaceleração do elétron sua energia cinética é convertida em RX ou calor
Interação de Freamento:
Neste tipo de reação, a energia máxima que poderá ser emitida em forma de raio X é igual ao kV aplicado na ampola.
Interação de ionização e excitação
Quando os elétrons incidentes interagem com os elétrons dos átomos do alvo pode ocorrer a excitação ou a ionização.
A excitação ocorre quando o elétron incidente transfere parte de sua energia para os elétrons dos átomos do material alvo.
Na excitação os átomos continuam neutros 
Ionização: Na ionização há uma ejeção de elétron dos átomos do alvo.
Em busca de estabilização, ocorre um rearranjo eletrônico com a produção de raios X característico.
Interação de ionização e excitação
O que é raio X característico? 
O que é raio X característico? 
75 KeV
25 KeV
15 KeV
50 KeV
10 KeV
Cascata de interações
Durante a produção de raios X, ocorrem os três tipos de interações, freamento, excitação e ionização.
Podem ocorrer mais de uma interação com um mesmo elétron
Características do feixe efetivo
Durante a produção há emissão de fótons em todas as direções 
Para ser útil há uma necessidade de direcionar os fótons através de uma blindagem 
Apenas os fótons que passam pela janela são utilizados (feixe útil)
Atenuação do Feixe de raios X
Quando os fótons de RX penetram em um meio, há uma possibilidade probabilística de interação com as partículas do meio.
Densidade 
Energia do fóton
A atenuação do feixe é dada por I0 - I
A absorção diferentes dos fótons nos diferentes órgãos geram as diferentes tonalidades de cinza na radiografia.
Atenuação do Feixe de raios X
Atenuação do Feixe de raios X
O Feixe primário gerado na ampola, apresenta grande quantidade de RX de baixa energia.
Este raios são filtrados por uma lâmina de metal colocado logo abaixo da janela.
(filtração adicional)
Alumínio de 1 a 3 mm
Atenuação do Feixe de raios X
Durante a filtração fótons de todas as energias são absorvidos.
O objetivo do filtro é aumentar a energia efetiva tornando o feixe mais penetrante.
Com a filtragem a intensidade do feixe diminui.
Atenuação do Feixe de raios X
A eficiência de emissão de RX é afetada pelo Nº atômico do material alvo.
Maior poder de freamento 
Átomos de ouro Z=79 são mais eficazes na produção de RX.
Ouro Z = 79
Tungstênio Z = 76
Molibdênio Z = 42 
P2
A quantidade de energia de um feixe de RX pode ser alterada através do kV, mA e do tempo.
Maior corrente de mA, mais fótons produzidos portanto maior intensidade. 
Alterações no tempo gera o mesmo efeito.
Atenuação do Feixe de raios X
Alterações no mA ou no tempo não afetam a energia dos fótons .
Portanto não influenciam no poder de penetração (qualidade do feixe).
Alterações do kV influenciam na intensidade e na qualidade do feixe.
Atenuação do Feixe de raios X
A intensidade do feixe é proporcional ao quadrado da variação do kV e diretamente proporcional a alteração do mAs.
Distância da fonte
O ser gerado o feixe de RX deixa o tubo com o tamanho de campo definido pelo tamanho da janela.
Ao se propagar ocorre uma divergência produzindo um aumento da área do feixe.
A intensidade do RX decresce proporcionalmente ao quadrado da distância.
Interação Feixe X Corpo Humano
Quando o feixe de Rx penetra no corpo parte é absorvida e parte é transmitida.
Os fótons transmitido passam pelo objeto irradiado chegam ao detector de radiação.
Os fótons absorvidos podem sofrer diversos efeitos de interações.
Interação Feixe X matéria
O tipo de interação depende da energia do fótons e do número atômico do material.
Na radiologia médica os processos mais interessantes são: EFEITO FOTOELÉTRICO
 EFEITO COMPTON
EFEITO FOTOELÉTRICO
Nesse processo o fóton interage com as camadas mais internas do átomo do material.
O fóton é completamente absorvido, transferindo sua energia para o elétron orbital.
O elétrons usa parte dessa energia para libertar-se do átomo e parte para movimentar se.
EFEITO FOTOELÉTRICO
Energia do fóton primário = Energia de ligação + Energia cinética do elétron
O elétron liberado é conhecido como fotoelétron.
Fatores que aumentam a probabilidade do efeito: Rx de energia baixa
Densidade do material
Nº atômico elevado
EFEITO FOTOELÉTRICO
EFEITO FOTOELÉTRICO
Efeito Compton
Neste processo o fóton de energia ejeta o elétron com parte de sua energia e ocorre a emissão de uma energia secundária em outra direção . 
Efeito Compton
Provocam a irradiação dos tecidos adjacentes.
Por estas razões devemos evitar o espalhamento Compton.
Efeito Compton
Três são os fatores que afetam a quantidade dos RX secundários (espalhamento Compton).
A quantidades de fótons de maior energia.
A espessura do objeto a ser irradiado.
O tamanho do campo de exposição. 
Efeito Compton