Aula Física das radiações

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Profa Ms Talita Sabino Dias
talita.dias@unicid.br
FÍSICA
Átomos
OBS
• Massa do átomo concentrada no 
núcleo
• Próton >>>> Elétron (~ 2000 x)
X
A
Z N
A = número de massa
Z = número atômico 
número de prótons RG
número de elétrons
N = número de nêutrons
Átomos
X
A
Z N
Átomos
Quando falta alguma informação usar a
regra:
• Para descobrir os números “debaixo”
(Z ou N) fazer “o de cima” (A) menos o
“debaixo”.
•Para descobrir o número “de cima” (A)
fazer a soma dos números “debaixo”
(Z+N)
OU SEJA: A = Z + N
X
A
Z N
Átomos
Exemplos: A = Z + N
X Y Z
35
20
27
13 8 8
X Y Z
35
20
27
13 8 815 15
16
ISÓTOPOS = Mesmo número de prótons (mesmo número atômico = Z)
ISÓBAROS = Mesmo número de massa (A)
ISÓTONOS = Mesmo número de nêutrons (N)
Átomos
X
A
Z N
X
A
Z N
Átomos
Exemplos: A = Z + N
H H H
1
1
2
1 1 20 1
3
São isótoPos pois têm o mesmo
número de prótons (mesmo “RG”)
e massas diferentes.
O primeiro é o hidrogênio natural e
os outros são derivados.
X
A
Z N
Átomos
Exemplos: A = Z + N
X Y Z
35
20
40
20 15 2015 20
35
X e Y são isótoPos
Y e Z são isótoNos
X e Z são IsóbAros
ISÓTOPOS radioativos são usados na área médica
Não são encontrados naturalmente radioativos, são
elementos com núcleos transformados (ativados) para que
fiquem radioativos
Exemplo = Iodo…existem 30 tipos
I-127….Estável
I- 131….Iodoterapia
I-123…I - 125
Átomos
 É energia que se propaga.
É capaz de interagir com a matéria.
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
ENERGIA ÁTOMOS
Radiações
Transmissão de energia
• Ionização: quando o
átomo ganha energia
SUFICIENTE para ejetar um
elétron da camada.
• Excitação: quando o
átomo ganha energia que
SÓ será suficiente para o
elétron pular para uma
camada mais energética.
Classificação das radiações
•Ionizante: são as radiações que possuem energia suficiente
para ionizar, ou seja, para arrancar elétrons da camada do
átomo.
Ex: alfa, beta, gama e raios X
•Não ionizantes: radiações que não possuem energia
suficiente para arrancar elétrons da camada do átomo.
Ex: Tv, rádio, microondas, UV, infravermelho, luz, etc
Interação da radiação com a 
matéria
Efeito Fotoelétrico
1) Fóton transfere TODA a
sua energia a um elétron
MUITO PRESO à camada.
2) Fóton (radiação – energia)
deixa de existir.
3) Elétron sai do átomo
Efeito Compton
1) Fóton transfere PARTE da sua energia a um elétron
POUCO PRESO à camada.
2) Fóton (radiação – energia) ainda existe e sai do átomo
com energia menor.
3) Elétron sai do átomo.
Interação da radiação com a 
matéria
Produção de Pares
1) Colisão de um fóton de alta energia com um núcleo.
2) Gera um par elétron (-) e pósitron (+).
3) Só ocorre a partir de 1,022 MeV de energia.
Interação da radiação com a 
matéria
Origem das radiações
• Fontes radioativas – radiações
nucleares
 Naturais
Artificiais
• Eletricidade – basicamente os raios X
Fontes radioativas
ALFA ( Partícula Pesada)
• núcleo de hélio
• baixa penetração
• Blindagem: folha de papel
BETA (Partícula Leve)
• elétrons
• média penetração
• Blindagem: alumínio, plástico, madeira
GAMA
• Ondas eletromagnéticas
• alta penetração
• Blindagem: chumbo, concreto
Fontes radioativas
ALFA
Decaimentos
4242   FP AzAZ
Decaimento BETA
Decaimentos BETA
Beta -
Beta +
Beta -
Beta +
Decaimento GAMA
 FP AzAZ
Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
Ao se tornar instável (cheio de
energia) o núcleo fica com atividade
que vai diminuindo com o tempo,
conforme o núcleo vai emitindo o
excesso de energia e, portanto, as
radiações
Atividade é o quanto o núcleo tem de
radioatividade
Unidades: Curie (Ci) e Bequerel (Bq)
Meia-Vida é o tempo que
leva para a atividade ser
reduzida à metade
Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
Meia-Vida Física é o tempo que leva para a
atividade e o número de átomos ser reduzida
à metade
É característica 
da fonte 
radioativa
Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
Meia-Vida Biológica
Tempo necessário para que a radiação em um órgão seja reduzida 
pela metade
Meia-Vida Efetiva
O decaimento de um radiofármaco em um sistema biológico 
depende da meia-vida física e biológica
icabiofisica
icabiofisica
efetiva TT
TT
T
log
2
1
2
1
log
2
1
2
1
2
1



Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
Exemplo:
Certa fonte de iodo com 8 dias de meia-vida foi calibrada com
1Ci de atividade, sabendo que se passaram 3 meias-vidas para
utilizá-la, quando foi usada estava com quanto de atividade?
1ª. Meia-vida 2ª. Meia-vida 3ª. Meia-vida
1 Ci 1÷2 = 0,5 Ci 0,5 ÷2 = 0,25 Ci 0,25 ÷2 = 0,125 Ci
100 % 50 % 25 % 12,5 %
1 1/2 1/4 1/8
Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
Cálculo de decaimento quando deseja-se saber FORA do tempo
de meia-vida
teAA .0.

teNN .0.

2/1
693,0
T

Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
Exemplo:
Uma fonte ao ser medida pelo curiômetro de um
serviço de MN apresentou 10 mCi de atividade, assim
estava pronta para ser utilizada. Sabendo que essa
fonte é do elemento Tc-99m e que possui 6 horas de
meia-vida física, qual era a atividade dessa fonte ao
chegar ao serviço sendo que levou 2 horas para ser
utilizada?
T1/2=6 hrs
A = 10mCi=10x10-3 Ci
A0 = ?
t = 2 hrs
Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
1
2/1
1155,0
6
693,0
693,0



h
T



mCiCiA
x
A
Ax
eAx
eAA t
12012,0
7937,0
1010
7937,0.1010
.1010
.
0
3
0
0
3
2.1155,0
0
3
.
0









Resolução:
Fontes radioativas – Decaimento 
radioativo
Eletricidade e produção dos raios X
• Tensão elétrica (ddp): é responsável pela energa dos elétrons, sem ela
não seria estabelecido o caminho para os elétrons percorrerem.
 Pólo + e Pólo –
 Está associada à qualidade dos raios X
 Volts
• Corrente elétrica: é responsável por ordenar o fluxo de elétrons.
 Esta associada à quantidade de elétrons
 Ampére
É como um circuito de corrida de rua:
• Precisa-se de uma “largada” e uma
“chegada”
 DDP
• Precisa-se dos “corredores” em
quantidade e alinhados na largada.
 Corrente elétrica
Eletricidade e produção dos raios X
• Os raios X são radiações de natureza eletromagnética, que se
propagam no vácuo.
• Essa radiação é produzida quando ocorre o bombardeamento de
um material metálico de alto número atômico (tungstênio),
resultando na produção de radiação X por freamento ou ionizações.
• Podem provocar mudanças biológicas, que podem ser benignas
ou malignas, ao interagir com sistemas biológicos.
Eletricidade e produção dos raios X
Eletricidade e produção dos raios X
• Os tubos de raios X são formados por um tubo de vidro de alta
resistência, revestido por uma camada de óleo e chumbo, no seu
interior há um filamento de tungstênio e um alvo geralmente de
tungstênio e vácuo.
• Esse tubo tem a função de promover isolamento térmico e
elétrico entre catodo e anodo.
• Externamente é revestido por chumbo.
• O óleo atua como isolante térmico, para não deixar acontecer um
superaquecimento.
Eletricidade e produção dos raios X
Catodo (-)
• É constituído de filamento e capa focalizadora.
• Sua função é emitir os elétrons e focalizá-los em direção ao alvo.
• Em geral existem 2 tamanhos de filamento, contidos dentro da
capa focalizadora.
Catodo (-)
Filamento:
• tem forma espiral;• tungstênio (~ 30000C);
• 2 tamanhos – foco fino (menor
tamanho) e foco grosso (maior tamanho)
EMISSÃO TERMOIÔNICA
O calor do filamento (energia térmica) é
transformada para os elétrons em energia
cinética (movimento, aceleração)
Catodo (-)
Ponto 
Focal
Ponto 
Focal
mA
elétrons PF
imagem
mA
elétrons PF
imagem
Catodo (-)
Anodo (+)
• Recebe os elétrons vindos do catodo,
• É bom condutor térmico e elétrico,
• Quando elétrons se chocam com o alvo, 99% das suas energias
cinéticas são transformadas em calor,
• É de tungstênio com base de cobre que facilita a dissipação do
calor
** OBS: em mamografia o alvo é de molibdênio ou ródio.
Anodo (+)
• Pode ser fixo ou giratório:
• Fixo: rx portátil, odontológico, alguns
casos em radiologia industrial.
• Giratório: radiodiagnóstico, pois
permite altas correntes, aumenta a área
de impacto dos elétrons, ajuda a dissipar
o calor e tem menor desgaste do material
que compõe o alvo.
Raios X
• Foram produzidos pelo freamento dos
elétrons no alvo 1% de radiação X.
• Mas temos 2 componentes de todo o
raio X que sai da ampola:
 RX de freamento (bremmstrahlung)
 RX característico
Efeito anódico
• Ocorre devido á angulação do alvo.
• Há uma maior concentração de radiação
mais intensa voltada para o lado do
catodo.
• Para exposições com diferentes
espessuras anatômicas, serve para
benefício da imagem, pois partes mais
densas podem ser posicionadas viradas
para o catodo – contraste mais
homogêneo.
Aplicando a interação da radiação 
com a matéria ...
• Nos raios X diagnósticos
predomina-se o Efeito
Fotoelétrico, a absorção da
radiação no paciente e devida ao
efeito fotoelétrico.
• A radiação secundária é
produzida por Efeito Compton,
pois há sobra de energia mesmo
após a interação primária.
Grades antidifusoras
• Também chamado de Buck.
• Serve para barrar a radiação
secundária.
• É composta de lâminas de material com
alto poder de atenuação, porém, entre
as lâminas, há um material de baixo
poder de atenuação para não barrar a
radiação primária, mesmo assim cerca
de 40% da radiação primária é atenuada.
Filtros
• Servem para absorver os fótons de baixa energia, permitindo apenas
que fótons de alta energia passem para formar a imagem.
• Com isso aumenta-se a energia média dos fótons, tornando o feixe
mais monoenergético.