equipamentos radiograficos

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capítulo 1
Aparelho radiográfico
Neste capítulo, apresentamos os primórdios de uma área que, hoje, é imprescindível à 
realização de diagnósticos precisos na medicina: a radiologia. Você vai aprender desde 
os experimentos um tanto rudimentares do cientista alemão Wilhelm Conrad Roentgen 
até os mais avançados aparelhos encontrados atualmente em hospitais e clínicas 
conceituados, bem como detalhes desse fenômeno que permitiu avanços inimagináveis 
no conhecimento humano. 
Objetivos de aprendizagem 
 Caracterizar a evolução dos aparelhos radiográficos ao longo da história, 
destacando seus princípios fundamentais de funcionamento e suas 
especificidades.
 Descrever os componentes básicos de um aparelho radiográfico e suas funções.
 Diferenciar os tipos de aparelhos (fixos, móveis e portáteis), identificando sua 
aplicabilidade.
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A radiação X, tal como é conhecida, foi descoberta em 8 de novembro de 1895, na cidade de Wüsburg, Ale-
manha, pelo cientista alemão Wilhelm Conrad Roentgen, quando fazia experimentos com descargas de alta 
tensão em tubos de vidro contendo gases em baixa pressão. Enquanto trabalhava em seu laboratório, ele ob-
servou que um cartão recoberto pela substância fosforescente platino-cianureto de bário, que se encontrava 
próxima ao tubo, brilhava com certa intensidade durante a aplicação de alta tensão no tubo.
Figura 1.1 Wilhelm Conrad Roentgen.
Fonte: Photos.com/Thinkstock.
Surpreso com o fenômeno, ele recobriu a ampola com diferentes materiais e repetiu o procedimento de apli-
cação de tensão sobre o gás por várias vezes e a distâncias diferentes. Observando que o brilho sofria pe-
quenas alterações, mas não desaparecia, concluiu que algo “saía da ampola” e sensibilizava o cartão. A essa 
radiação desconhecida, ele resolveu dar o nome de Radiação X (onde X representa a incógnita matemática, o 
desconhecido, a variável a ser encontrada).
Figura 1.2 Tubo de gás para descarga elétrica utilizado por Roentgen em seus experimentos.
Fonte: Kathren (2009).
Histórico
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Essa descoberta deflagrou uma série de experimentos para avaliar as características e potencialidades de 
aplicação dessa nova radiação em vários ramos de atividades. O campo onde mais se encontraram aplicações 
no início do século XX foi o da Medicina, na área de diagnóstico por imagem. A partir do uso médico, a notícia 
se espalhou rapidamente pelo mundo, despertando a curiosidade de todos sobre outras utilizações para a 
nova descoberta.
Figura 1.3 Reconstrução do Laboratório de Roentgen na época da descoberta.
Fonte: Bos (c2015).
De peças agrupadas e fios soltos, além da própria falta de energia elétrica dos tempos de Roentgen, os apare-
lhos radiográficos evoluíram muito até os dias de hoje.
Várias alterações foram realizadas, desde ajustes na construção da ampola até a inserção de uma mesa para 
posicionar o paciente e obter maior mobilidade da estrutura para a realização de diferentes incidências. Mas, 
principalmente, a evolução dos dispositivos de captação e registro da imagem ocorreu com a criação de fil-
mes especiais, a introdução da tela intensificadora e, finalmente, com a substituição desses itens pelos de-
tectores digitais.
Outro ponto de evolução dos aparelhos foi a preocupação com a proteção radiológica, o que obrigou o en-
capsulamento da ampola, a melhoria dos controles de produção da radiação e o cuidado com o conforto do 
paciente.
Assim, do primeiro conjunto de componentes que podia gerar uma imagem em 1885, chegamos hoje aos 
mamógrafos, aos aparelhos para odontologia, à densitometria óssea, à fluoroscopia, aos equipamentos tele-
comandados, ao arco em C e aos aparelhos digitais. 
Evolução
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Todos esses equipamentos são estruturalmente equivalentes, variando apenas sua funcionalidade e espe-
cificidade, além de algumas variações tecnológicas. Dessa forma, do ponto de vista de proteção radiológica 
e da legislação, os equipamentos são divididos em três grandes grupos: aparelhos fixos, móveis e portáteis.
O processo de produção de uma imagem radiológica é baseado:
 • em uma fonte geradora de radiação, 
 • no objeto de irradiação (corpo do paciente) e 
 • em um sistema de registro do resultado da interação do feixe de radiação com o corpo. 
Associados à fonte e ao sistema de registro, há dispositivos que servem para atuar sobre a emissão e a forma 
do feixe de radiação, de maneira a tratá-lo convenientemente para produzir imagens que possuam qualidade 
diagnóstica.
Figura 1.4 Aparelho radiográfico fixo.
Fonte: Wavebreakmedia Ltd/Wavebreak Media/Thinkstock.
Atualmente, existem vários tipos de aparelhos radiográficos produzidos por inúmeras empresas espalhadas 
pelo mundo. Todos os aparelhos possuem os mesmos componentes básicos e acessórios padrão, além disso, 
funcionam segundo o mesmo princípio de produção e detecção ou registro da imagem. O que varia signifi-
cativamente nos aparelhos é a forma, o tamanho, a capacidade de produção de raios X e alguns mecanismos 
ou acessórios que permitem maior flexibilidade no uso do aparelho. Em alguns casos, a questão da qualidade 
da imagem e da dose de radiação a que o paciente se expõe também pode ser influenciada pela presença ou 
uso correto dos acessórios.
A tecnologia digital de registro e armazenamento das imagens geradas está ocupando paulatinamente o 
espaço do filme radiográfico. Com a digitalização da imagem, é possível a manipulação por programas de 
imagens e o seu envio via rede local ou Internet para outros locais fora da sala de exames a fim de permitir 
sua análise por outros profissionais da área radiológica simultaneamente. Essa tecnologia será abordada no 
Capítulo 13.
Do ponto de vista de proteção 
radiológica e da legislação, os 
equipamentos são divididos 
em três grandes grupos: 
aparelhos fixos, móveis e 
portáteis.
 DEFINIÇÃO
Aparelho básico
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Para descrever o funcionamento de um aparelho típico de radiodiagnóstico, será realizada a análise das ca-
racterísticas de funcionamento e a construção do aparelho radiográfico fixo, já que este é o mais completo e o 
mais utilizado atualmente. É a partir dele que se verifica quais dispositivos ou acessórios podem ser suprimi-
dos para a construção de um aparelho móvel ou portátil. Além disso, por ser mais complexo, ele permite uma 
abordagem mais completa sobre os fatores que influenciam a produção da radiação X e sua interação com o 
paciente e os dispositivos de detecção (filme, por exemplo). Desta forma, tornam-se previsíveis as restrições 
de qualidade quando da utilização de aparelhos móveis ou portáteis.
A Figura 1.5 ilustra as partes básicas de um equipamento radiográfico, mostrando desde a fonte de radiação, 
passando pela mesa onde o paciente é colocado, até o final do processo com o dispositivo de registro da ima-
gem, isto é, o filme radiográfico. Tem-se, então, mais detalhadamente, a representação da unidade geradora 
- chamada de cabeçote, o dispositivo de controle geométrico do feixe - da caixa de colimação, e, também, de 
um acessório que se justapõe ao chassi radiográfico - a grade antidifusora. 
A partir dessas partes principais, nos capítulos seguintes será descrito o funcionamento do aparelho radiográ-
fico fixo, detalhando cada um dos componentes dos itens citados e abordando desde os aspectos elétricos 
até as partes mecânicas,pois cada um, de forma direta ou indireta, contribuirá para a melhoria da qualidade 
da imagem e a possível redução na dose de radiação recebida pelo paciente. Esse conhecimento aprofunda-
do dará ao operador mais segurança na realização do exame radiográfico.
Fluoroscópios e tomógrafos lineares serão abordados oportunamente ao final deste livro. A partir do conheci-
mento sólido da geração e interação dos raios X e do funcionamento detalhado de um aparelho radiográfico 
convencional, a compreensão do funcionamento dos demais é algo de baixa complexidade, pois eles são, no 
geral, alterações em nível de acessórios de um equipamento convencional.
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Figura 1.5 Partes que compõem um aparelho de raios X.
Ilustração: Gilnei da Costa Cunha.
Componentes básicos
Os equipamentos complexos 
são, no geral, alterações em 
nível de acessórios de um 
equipamento convencional.
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São identificados na figura, pelos números indicados, os seguintes componentes e acessórios, além da radia-
ção secundária identificada pelas setas que se espalham a partir do paciente:
1. Cabeçote do aparelho
Local em que se encontra a ampola (tubo) de raios x, onde se produz a radiação propriamente dita.
2. Sistema de colimação interna do feixe
Responsável pela adequação do tamanho do campo, redução do efeito penumbra e da radiação espalhada.
3. Mesa de exames
Local onde são colocados, além do paciente, alguns acessórios, como o porta-chassi, a grade antidifusora 
e a faixa de compressão.
4. Grade antidifusora
Responsável pela redução dos efeitos de borramento na imagem radiográfica causados pela radiação 
espalhada.
5. Chassi radiográfico
Invólucro metálico que protege da luz e carrega o filme radiográfico: elemento sensível à radiação.
6. Porta-chassi
Estrutura metálica em forma de gaveta onde é colocado o chassi.
7. Estativa 
É a coluna ou o eixo onde está preso o cabeçote. Pode ser do tipo pedestal, preso ao chão, ou do tipo aé-
reo, fixado ao teto. Normalmente possui um trilho para que possa se movimentar no sentido longitudinal, 
paralelo à mesa de exames.
8. Trilho 
O trilho é um acessório encontrado em equipamentos fixos no seu local (sala) de operação. Existe a opção 
de ser fixado ao solo ou ao teto, cuja função é permitir o deslocamento do cabeçote ao longo da extensão 
da mesa de exames e manter a condição de paralelismo do cabeçote em relação a esta. Quando preso 
ao teto, possui, além de seu movimento horizontal, uma coluna retrátil, que permite seu deslocamento 
na vertical em movimento de aproximação ou afastamento da mesa de exames, de maneira a adequar a 
distância foco-paciente em cada tipo de exame executado.
Os aparelhos fixos, pela própria classificação, são aqueles que não podem ser retirados do local onde foram 
instalados, pois necessitam de uma sala exclusiva para sua utilização, com fornecimento adequado de ener-
gia e espaço para movimentação do paciente, do técnico e da equipe de enfermagem. É necessário também 
um local reservado para o operador controlar o aparelho a distância, armários para a guarda de acessórios, 
uma mesa onde sejam realizados os exames, entre outros requisitos. Para clínicas e hospitais, este é o apare-
lho mais utilizado quando realmente há uma demanda razoável de exames diários.
Aparelho fixo
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O aparelho fixo possui várias formas e tamanhos, podendo ter a estativa presa ao chão ou presa ao teto (Figura 
1.6), em geral com uma coluna retrátil. Existem muitos fabricantes em nível mundial, e cada um procura diferen-
ciar seu aparelho com alguma peculiaridade. Por isso, é difícil citar todos os pontos em comum nos diversos 
aparelhos radiográficos existentes, além dos componentes essenciais para a produção da imagem radiográfica. 
O que se espera é que todos eles permitam a realização de todas as técnicas radiográficas conhecidas. 
Figura 1.6 Aparelho com parte da unidade presa ao teto.
Fonte: Mark Kostich/iStock/Thinkstock.
A Figura 1.7 apresenta a foto de um aparelho telecomandado que, visualmente, não se diferencia de um apa-
relho comum, pois o aparelho telecomandado possui uma característica principal em que é possível ajustar 
todos os parâmetros mecânicos e geométricos (posição e inclinação da mesa, tamanho do campo, etc.) a 
partir da própria unidade de comando, sem a necessidade de o operador tocar na mesa ou no paciente.
Figura 1.7 Aparelho General Electric telecomandado.
Fonte: O autor.
Existem muitos fabricantes 
em nível mundial, e cada 
um procura diferenciar 
seu aparelho com alguma 
peculiaridade.
 DICA
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Além da radiografia convencional, muitos aparelhos radiográficos são construídos para realizar outros tipos de 
exames, como a fluoroscopia e a planigrafia, ou tomografia linear. Do ponto de vista técnico, o aparelho é consi-
derado idêntico a um aparelho simples, apenas há a inclusão de alguns dispositivos acessórios que permitem a 
realização desses exames especiais. A Figura 1.8 apresenta um aparelho radiográfico que permite a realização 
de exames fluoroscópicos, pois possui um tubo intensificador (canto superior direito da figura). Este tubo, que 
desempenha a função do filme radiográfico, capta a imagem formada pelos raios X, gerados por uma ampola 
(que fica embaixo da mesa), que atravessam o paciente deitado na mesa.
Figura 1.8 Aparelho radiográfico inclinado. Na parte inferior, há o tubo intensificador de imagem. 
Fonte: moklv/iStock/Thinkstock.
Muito semelhante em recursos, o aparelho radio-
gráfico móvel é aquele que se constitui apenas do 
essencial para a realização de um exame radiográ-
fico. Assim, é dispensada a mesa de exames, e os 
controles do aparelho estão fisicamente juntos 
com a unidade geradora de radiação. A unidade 
pode ser, então, transportada facilmente por um 
sistema de rodas embutido na estrutura, já que 
possui tamanho razoável. Para facilitar, a maioria 
deles possui motores elétricos acoplados às rodas, 
diminuindo em muito o esforço que o operador 
terá que realizar para a sua movimentação.
Do ponto de vista técnico, 
o aparelho complexo é 
considerado idêntico a um 
aparelho simples, apenas há a 
inclusão de alguns dispositivos 
acessórios que permitem a 
realização desses exames 
especiais.
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Aparelho móvel
Figura 1.9 Aparelho móvel compacto. 
Fonte: Shimadzu Excellence in Science (c2015).
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Para a realização do exame, utiliza-se geralmente a própria maca ou cama onde se encontra o paciente, ou 
até a cadeira em que ele estiver sentado. A energia necessária para a operação do aparelho é obtida da rede 
de 127 ou 220 V da própria sala onde será realizado o exame, mediante uma tomada comum na parede. A 
capacidade de realização de exames é praticamente a mesma de um aparelho fixo, perdendo, apenas, em 
qualidade de imagem.
Embora gere um custo bem menor que o aparelho fixo, o aparelho móvel não deve ser utilizado como um subs-
tituto deste, até porque o aparelho móvel não tem capacidade para ser utilizado constantemente, ou seja, reali-
zando um exame após o outro. Além disso, a área em que será utilizado o aparelho móvel, uma UTI, por exemplo, 
deverá estar protegida com biombos de chumbo para que os demais pacientesnão sejam irradiados.
Figura 1.10 Aparelho móvel tradicional.
Fonte: Siemens (2015).
A diferença entre o aparelho móvel e o portátil está em duas características básicas: peso e capacidade de ra-
diação ou flexibilidade para realização de exames. No caso dos aparelhos portáteis, seu peso e tamanho são 
concebidos para que possa ser carregado por uma única pessoa, por meio de alças ou mesmo armazenado em 
uma valise. Assim, pode facilmente ser transportado nas ambulâncias ou mesmo no porta-malas de um carro. 
Aparelho portátil
Já nos primórdios da era radiológica, pela década de 1920, foram desenvolvidos alguns aparelhos que podiam ser carrega-
dos em caixas do tamanho de uma mala média. Totalmente desmontáveis, esses aparelhos permitiam que os médicos da 
época os levassem consigo para atender a população que, na grande maioria dos casos, ainda não contava com esse tipo de 
exame em sua cidade.
 NA HISTÓRIA
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A Figura 1.11 mostra um médico realizando um exame radiográfico em um homem a partir do princípio da 
fluoroscopia, pois o profissional se encontra sentado à frente do paciente, visualizando a imagem anatômica 
em uma tela intensificadora (note o pano preto bloqueando a incidência direta de luz na tela).
Figura 1.11 Primeiro aparelho portátil sendo utilizado por um médico para diagnóstico.
Fonte: Eisenberg (1992).
Na realização de exames, o aparelho portátil normalmente tem capacidade para radiografar apenas as ex-
tremidades do corpo humano. Já o aparelho móvel é muito utilizado para exames de tórax em unidades de 
tratamento intensivo, já que os pacientes não podem ser removidos até a sala de radiografia.
Figura 1.12 Unidade portátil de radiografia. 
Fonte: MinXray (c2015).
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O baixo custo deste aparelho e a sua transportabilidade já fizeram surgir em alguns países do hemisfério 
norte um novo tipo de serviço: o exame radiográfico em domicílio. No Brasil, isso ainda não está regula-
mentado, mas eventualmente poderia ser estudada tal possibilidade como uma solução para os médicos 
veterinários que precisam realizar atendimentos no campo. Também é uma solução interessante para as 
forças armadas que não dispõem de espaço ou condições ideais de trabalho, como dentro de um navio ou 
de uma aeronave.
Figura 1.13 Vista frontal de um aparelho portátil: as unidades de comando e de produção de raios X 
compõem uma única peça.
Ilustração: Gilnei da Costa Cunha.
Colimador
com luz ajustável
Janela de
raios X
Marcação da
distância foco-filme
Figura 1.14 Vista posterior do aparelho portátil.
Ilustração: Gilnei da Costa Cunha.
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1. Descreva brevemente como se deu a descoberta da radiação X pelo pesquisador alemão Wilhelm Conrad Roentgen.
2. Como se dá o processo de produção de uma imagem radiológica?
3. Como a tecnologia digital está facilitando o trabalho do profissional de radiologia? 
4. Quais são as oito partes principais de um aparelho de radiodiagnóstico básico? O que faz cada uma delas?
5. Diferencie os aparelhos fixos, móveis e portáteis quanto às suas principais características e aplicações.
Agora é a sua vez!
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capítulo 2
Fonte de raios X
Para compreender a estrutura de um aparelho radiográfico é necessário revisar o processo de 
geração dos raios X. Neste capítulo estudaremos esse processo, bem como as partes e funções 
de uma ampola e as correntes elétricas que por ela circulam. Também aprenderemos sobre 
o efeito anódico e outras questões que podem alterar a qualidade da imagem radiográfica, 
como o efeito penumbra. 
Objetivos de aprendizagem 
 Identificar as partes de uma ampola.
 Relacionar os tipos de material da ampola conforme o seu uso e necessidade.
 Diferenciar ânodo e cátodo. 
 Definir o efeito anódico.
 Listar as funções e características do cabeçote.
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No final do século XIX, a ampola não passava de um tubo de vidro com vácuo e dois fios, ou mesmo de 
pedaços de metal, inseridos em lados opostos. Nos primeiros experimentos feitos por Röentgen para en-
tender o funcionamento do que se chamavam raios catódicos, os eletrodos eram ligados a um gerador de 
alta tensão, formando, assim, um circuito elétrico. Nesse circuito, uma corrente elétrica circulava através 
dos eletrodos dentro da ampola, passando pelos fios ligados ao gerador. Os elétrons, acelerados pela gran-
de diferença de potencial (tensão) aplicada pelo gerador aos eletrodos, acabavam por vezes chocando-se 
com o gás e a parede de vidro da ampola. Assim, a partir da colisão dos elétrons com os átomos do gás e do 
vidro, ocorrem os fenômenos de freamento (Bremsstrahlung) e radiação característica, produzindo o que 
chamamos de radiação X.
Diversas alterações nas ampolas originais, em forma e número de eletrodos, já foram realizadas com o obje-
tivo de aumentar a eficiência na produção de raios X. Cada um desses tubos levava o nome de seu inventor: 
Crookes, Hittorf, Lenard, entre outros cientistas. Até mesmo o tamanho e a pressão interna da ampola foram 
alterados, bem como o gás interno substituído, sendo, tais mudanças, exaustivamente testadas. Porém, a 
grande evolução na produção de radiação aconteceu quando se colocou um obstáculo metálico no caminho 
dos elétrons entre os eletrodos (Figura 2.1). 
Assim, aumentou-se muito a chance de interação entre a corrente elétrica e a matéria. Como o metal utilizado 
na época, a platina, possui um peso atômico muito maior que os átomos do vidro, a produção de radiação X é 
muito maior. A partir desse momento, percebeu-se a relação entre a produção de raios X e o número atômico 
do átomo. Quantidade de fótons e poder de penetração foram itens que começaram a ser avaliados com os 
novos resultados.
Figura 2.1 Ampola onde a placa-alvo é interligada com o ânodo e está no caminho de passagem dos 
elétrons.
Fonte: Röntgen – Röhre (2015).
História
A ampola radiográfica é 
o elemento essencial do 
aparelho radiográfico, e, por 
isso, muitas vezes é o mais 
caro. Trata-se do local onde é 
produzida a radiação X. Para a 
física que estuda o fenômeno 
que gera essa radiação, 
diz-se que são necessários 
um canhão de elétrons e um 
alvo que será bombardeado. A 
ampola é o componente que irá 
fornecer esses dois elementos 
e dar-lhes suporte.
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A partir de então, os ajustes na ampola foram pequenos, consagrando a utilização do tungstênio como ma-
terial do alvo e a forma alongada cilíndrica utilizada até hoje. Além disso, a montagem de um motor dentro 
da ampola permitiu que o ânodo fosse girado, oferecendo sempre uma região nova para que os elétrons se 
chocassem. Isso aumentou muito a vida útil das ampolas, pois o calor gerado pela colisão pôde ser distribuído 
em uma área bem maior (Figura 2.2). 
Figura 2.2 Ampola típica dos aparelhos modernos. 
Fonte: Deutsch Wikipedia (2014).
Para compreender a estrutura de um aparelho radiográfico, é necessário revisar o processo de geração dos 
raios X. Um feixe de elétrons acelerados bombardeando um alvo de material com número atômico elevado é 
a chaveda produção de radiação. Para serem acelerados, os elétrons necessitam de uma grande diferença de 
potencial, fornecida por um gerador de alta tensão através de dois eletrodos. Tem-se, então, um canhão de 
elétrons que os lança a partir de um eletrodo contra o outro.
O choque entre os elétrons e o alvo metálico pode resultar em dois tipos de fenômenos: 
 • Ionização do átomo bombardeado: os elétrons-projéteis atingem principalmente os elétrons das 
camadas K e L dos átomos-alvo, devido à alta energia cinética (velocidade). Nessa colisão, os elétrons 
do átomo-alvo são arrancados das camadas e, junto com o elétron-projétil, são lançados para fora do 
átomo, conforme apresenta a Figura 2.3A. Ocorre, então, a reocupação das lacunas deixadas nessas 
camadas pelos elétrons de camadas mais externas, que são mais energéticas, do átomo atingido (Fi-
gura 2.3B). Para que haja essa mudança de camadas, os elétrons são obrigados a liberar uma energia 
na forma de ondas eletromagnéticas, em alta frequência e de grande poder de penetração, denomi-
nada raios X. Como esse tipo de emissão possui energias bem definidas para cada elemento químico, 
resultado das camadas em que se encontram os elétrons envolvidos, ela é também conhecida como 
radiação característica.
Produção dos raios X
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Elétron incidente
Camada K
A
B
Camada M
Camada L
Figura 2.3 Fenômeno de emissão de radiação característica. (A) Colisão entre elétrons. (B) 
Reocupação da lacuna, que pode ocorrer tanto por elétron da camada L quanto da camada M.
Fonte: Soares e Lopes (2003).
 • Simples perda de energia dos elétrons-projéteis: no caso em que não ocorre a ionização do átomo-al-
vo, os elétrons-projéteis apenas perdem energia ao passarem perto ou por dentro dos átomos-alvo. Isto se 
dá pelo fato do elétron ser uma partícula carregada negativamente, o que o torna sujeito a influências de 
outras cargas elétricas. Neste caso, ao passar próximo da eletrosfera do átomo-alvo, o elétron-projétil será 
repulsado por seus pares. De forma inversa, se o elétron passar próximo ao núcleo, será atraído por este. 
Para fazer esses desvios de rota, o elétron é obrigado a emitir energia para perder velocidade e realizar a 
curva, representada na Figura 2.4. Esse tipo de energia emitida é conhecida como radiação de freamento 
ou radiação de bremsstrahlung.
Elétron-
-projétil
Desvio de trajetória
com perda energética
Energia
emitida
Figura 2.4 Representação do fenômeno de emissão de radiação de freamento.
Fonte: Soares e Lopes (2003).
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Basicamente, a ampola radiográfica pode ser descrita como um espaço evacuado onde dois eletrodos são 
colocados para que haja a circulação de corrente elétrica (Figura 2.5). Um dos eletrodos será o canhão de 
elétrons e o outro o alvo.
Suporte
Cátodo
Ânodo
Ch
oq
ue
Elétrons
Figura 2.5 Ampola para descarga elétrica utilizada nos primeiros experimentos de radiação X.
Fonte: O autor.
A ampola é feita geralmente de vidro temperado evacuado, cuja pressão interna é menor que 10-5 mmHg. 
Além disso, são inseridos dois eletrodos, o ânodo e o cátodo. O vácuo é necessário para que os elétrons ali 
acelerados não percam energia nas colisões com as moléculas do gás. Assim, chegam com energia total para 
se chocarem com o alvo. Logo, pode-se dividir a ampola em três partes principais: cátodo, ânodo (eletrodos 
onde há a colisão dos elétrons e produção da radiação) e envelope (invólucro que dá sustentação aos eletro-
dos e garante o vácuo necessário para a circulação dos elétrons). A Figura 2.6 mostra as partes que compõem 
uma ampola rotatória.
Figura 2.6 Partes de uma ampola rotatória.
Fonte: O autor.
No início dos experimentos de Crookes, o inventor do tubo de descarga elétrica, os eletrodos eram duas pla-
cas metálicas ou dois fios rígidos inseridos dentro da ampola. A posição em que esses fios ou placas eram 
colocados dentro do tubo foi testada de todas as formas. Por fim, verificou-se que a maior eficiência era obti-
da quando fixados frente a frente com uma distância pequena entre eles.
Ampola
O cátodo e o ânodo são os 
eletrodos por onde a corrente 
elétrica gerada pela grande 
diferença de tensão circulará 
dentro da ampola. 
 IMPORTANTE
O envelope é o invólucro, a 
estrutura de vidro ou metal, 
que dá sustentação aos 
eletrodos e garante o vácuo 
necessário para a circulação 
dos elétrons. 
 DEFINIÇÃO
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Outra parte importante da ampola é o líquido refrigerante que irá envolvê-la. Sabe-se que da colisão dos 
elétrons com o alvo, 99% da energia é convertida em calor, e apenas 1% é transformada em radiação X. Geral-
mente, um óleo mineral de boa viscosidade é utilizado como refrigerante da ampola. Algumas empresas já 
desenvolveram ampolas onde o ânodo é oco e o óleo, ou mesmo a água, circula por seu interior para refrige-
rá-lo. A Figura 2.7 é um exemplo desse dispositivo, que apesar da retirada de calor pela água, ainda assim 
necessita estar envolta por um líquido refrigerante.
Vácuo
Envelope
Janela
Água
Ânodo
Fótons
Colimador
Filamento
25–100kV
Figura 2.7 Estrutura de uma ampola com ânodo fixo refrigerado a água.
Fonte: Jeffrey (2006).
As ampolas são geralmente referenciadas segundo duas características principais: tipo de ânodo e número 
de focos.
Existem dois tipos de ânodos: 
 • Fixo: utilizado na odontologia em equipamentos de pequeno porte, portáteis ou móveis, e na radiologia 
industrial.
 • Rotativo: caracterizado por sua eficiência e durabilidade; é mais utilizado quando o procedimento requer 
grandes quantidades de energia (alta tensão) como fluoroscopia e tomografia computadorizada. 
Com relação ao número de focos, ou alvos no ânodo, as ampolas podem ser construídas com:
 • Um foco: é o caso de quase todos os equipamentos móveis ou portáteis, odontológicos e industriais.
 • Dois focos: geralmente utilizado em radiodiagnóstico, principalmente nos aparelhos fixos.
 • Três focos: o mais raro e mais complexo.
O envelope é o componente da ampola que dá sustentação mecânica aos eletrodos. Além disso, cria o am-
biente evacuado necessário para que os elétrons não percam energia ao se deslocarem entre ânodo e cátodo 
Embora a maioria dos 
fabricantes utilize o vidro como 
receptáculo dos eletrodos, 
desde 1940 há registros de 
pesquisas (HAKIM, 2014) 
que reforçam a utilização de 
ampolas metálicas devido às 
vantagens de condução do 
calor pelo metal.
 DICA
Envelope
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19
ca
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Fo
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 X
e possam, assim, ter a energia máxima para a geração da radiação X. Outra função importante do envelope 
é garantir a contenção dos fótons X dentro de si. Apenas uma região, conhecida por janela, possui forma e 
estrutura menores que todo o resto do envelope, os quais atenuam a radiação. Pela janela, e pela ampola, 
passa o chamado feixe útil, ou radiação primária.
Material
Uma característica imprescindível que o material utilizado para o envelope deve ter é a alta condutividade 
térmica, para que possa ajudar a dissipar o calor (radiação infravermelha) gerado no processo, visto que a 
temperatura de uma ampola pode facilmente atingir mais de 1800 oC. São utilizados os seguintes materiais 
em sua fabricação:
Vidro temperado: é misturado com alguns metais específicos, como o berílio, para que suporte e trans-
mita o calor para um material refrigeranteexterno. Comercialmente, o vidro de ampola mais conhecido 
é o Pyrex®.
Figura 2.8 Primeira ampola com ânodo rotativo: Rotalix da Philips (1929). 
Fonte: Jensen (1995).
 • Metal: alguns fabricantes têm produzido ampolas com envelopes metálicos, principalmente para casos de 
uso contínuo, como tomografia computadorizada, hemodinâmica e fluoroscopia. Neste caso, o metal é o 
melhor condutor térmico e, às vezes, o mais leve.
 • Cerâmica: as últimas pesquisas têm procurado agregar partes cerâmicas na construção dos envelopes, já 
que os compostos cerâmicos possuem alta condutividade térmica e bom isolamento elétrico. Em alguns 
casos, esses compostos também possuem peso e espessura menores que o equivalente metálico ou vítreo. 
Isso é importante em tomografia computadorizada, por exemplo, pois a ampola rotacionará ao redor da 
mesa do paciente, e o esforço da estrutura girante dependerá do peso da ampola. Na Figura 2.9, é possível 
identificar as partes claras, à direita, que dão suporte ao cátodo, e as peças cerâmicas, à esquerda da ampo-
la, que sustentam o motor do ânodo.
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Figura 2.9 Envelope com partes metálicas e cerâmicas (peças brancas nas extremidades). 
Fonte: Jensen (1995).
A interação dos fótons com a matéria produz continuamente muito calor, além de ionizar os átomos pelos 
efeitos fotoelétrico e Compton. No caso da ampola, há uma direção preferencial para o caminho que os fótons 
devem percorrer. Esse caminho inclui a passagem através do envelope. Para que os fótons não sejam atenua-
dos em demasia e para que o envelope possa resistir ao calor gerado, a região por onde eles passam é espe-
cialmente desenhada. Essa região, conhecida por janela, muitas vezes é facilmente identificada pela diferença 
na textura, espessura ou cor do envelope. 
O cátodo é um dos dois eletrodos necessários para que seja aplicada uma diferença de potencial entre dois 
pontos e se estabeleça uma corrente elétrica. Entre os dois eletrodos, o cátodo é o que apresenta o potencial 
elétrico mais baixo, ou, no caso das ampolas, é sempre nulo. No linguajar técnico da engenharia, é conhecido 
como eletrodo negativo. O antigo eletrodo de cobre, prata ou platina das primeiras ampolas foi substituído 
por um canhão de elétrons. Esse canhão de elétrons, nomeado dessa forma para fins conceituais, garante a 
emissão dos elétrons necessários para o bombardeio da placa-alvo, o ânodo. 
Os elétrons emitidos são produto do efeito termoiônico que se obtém com o aquecimento de um filamento. 
Com o calor gerado no filamento, os elétrons dos seus átomos têm energia suficiente para escapar da eletros-
fera e viajar em direção ao ânodo. Como o átomo perde um elétron e se transforma em íon, o efeito recebe o 
nome de termoiônico (termo = calor e iônico = íon).
Com a utilização dos filamentos, pode-se ver que hoje o cátodo é um complexo sistema mecânico e elétrico. 
Na Figura 2.10 é possível identificar as partes externas que constituem um cátodo. O eletrodo, que antiga-
mente ficava desprotegido dentro da ampola, agora se encontra dentro do copo catódico. O copo é desloca-
do do eixo da ampola por uma peça chamada suporte do copo. Há um eixo que sustenta o suporte, atravessa 
o próprio envelope e serve para sustentação e fixação da ampola no cabeçote. Por dentro desse eixo são 
passados os fios que alimentarão eletricamente o filamento.
Janela
Nos envelopes que não 
possuem janela, nota-se que 
a região por onde passam 
os fótons acaba sofrendo 
reações físico-químicas, o que 
pode alterar a cor e a textura 
do envelope, ocasionando 
rachaduras ou trincamentos na 
ampola, e, consequentemente, 
a sua inutilização.
 IMPORTANTE
Cátodo
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Copo catódico
Fiação de
alimentação
(interna)
Eixo da ampola
Suporte
do copo
Figura 2.10 Partes componentes de um cátodo. 
Fonte: O autor.
Copo catódico
O copo catódico tem a função de proteger o filamento ou filamentos, dependendo do número de focos que o 
ânodo possui (Figura 2.11). Também deve possuir boa condutividade térmica, uma vez que o filamento deve 
aquecer-se até cerca de 2.700 oC para que haja o aparecimento do efeito termoiônico. Por isso, o material uti-
lizado é sempre metálico ou cerâmico, principalmente as ligas metálicas que misturam alumínio, tungstênio, 
rênio e molibdênio.
Figura 2.11 Copo catódico - vista frontal.
Fonte: O autor.
Filamento
O filamento é um componente fundamental para o dispositivo de geração dos raios X, porque nele são pro-
duzidos os elétrons que serão acelerados em direção ao ânodo. O fio enrolado de tungstênio, semelhante ao 
utilizado nas lâmpadas incandescentes domésticas, tem por objetivo aumentar a concentração de calor e 
garantir uma uniformidade na geometria da produção do feixe de elétrons. A utilização do tungstênio se dá 
por dois motivos: 
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 • É um átomo que possui grande número de elétrons (74).
 • O ponto de fusão é acima dos 3.400 oC. 
Quando o filamento é aquecido pela passagem de uma corrente elétrica, o calor faz os elétrons se soltarem do 
metal, e, dessa forma, são atraídos e acelerados pela grande diferença de potencial entre o cátodo e o ânodo. 
Os filamentos variam de acordo com cada fabricante, e tanto sua eficiência quanto sua durabilidade variam 
muito com a geometria de sua construção. Porém, de uma maneira geral, podemos identificar três formatos 
distintos para o filamento.
 • Simples: feito de somente um enrolamento e utilizado em equipamentos cujo ânodo possua apenas uma 
pista de choque ou foco anódico (Figura 2.12).
Foco
único
Figura 2.12 Filamento simples.
Fonte: O autor.
 • Duplo bipartido: conta com dois enrolamentos distintos com a mesma estrutura física do simples, 
porém é utilizado em ampolas cujo ânodo possui duas pistas de choque ou dois focos anódicos sepa-
rados (Figura 2.13).
Foco
Fino Grosso
Figura 2.13 Filamento duplo bipartido.
Fonte: O autor.
 • Duplo separado: contém dois enrolamentos distintos com a estrutura física do simples duplicada. 
É utilizado em ampolas cujo ânodo possui duas pistas de choque ou dois focos anódicos sobrepostos 
(Figura 2.14).
Foco �no
Foco grosso
Figura 2.14 Filamento duplo separado.
Fonte: O autor.
É preciso ter um 
cuidado especial com 
o superaquecimento do 
filamento, pois poderá 
provocar a evaporação do 
metal que o constitui. Com a 
evaporação, o filamento torna-
se mais fino e mais suscetível 
a vibrações mecânicas que o 
farão romper-se.
 ATENÇÃO
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Capa focalizadora
A capa focalizadora é uma estrutura feita normalmente de níquel ou aço, colocada em volta do filamento, 
que faz o feixe de elétrons se dirigir somente para o foco anódico. Durante a liberação dos elétrons, a capa 
focalizadora permanece com o mesmo potencial negativo do filamento, evitando, dessa forma, que o feixe se 
disperse para longe do foco anódico.
Na Figura 2.15 podemos entender melhor o funcionamento da colimação do canhão de elétrons através do 
corte longitudinal realizado no copo catódico, salientando a capa focalizadora. Como os elétrons possuem 
carga negativa e a capa também possui um potencial negativo, ou nulo, os elétrons vão em busca do poten-
cial positivo, o ânodo. 
Assim, apenas uma pequena seção do filamento, aquela que está efetivamente de frente para o ânodo, origi-
nará os elétrons acelerados. Os elétrons gerados nas partes do filamento que estão envolvidas pela capa são, 
pelo potencial negativo, desviados para que tomem o rumo de colisão com o ânodo. Com isso, consegue-se 
que a área atingida pelos elétrons seja da ordem de poucos milímetros quadrados, o que impacta na quali-
dade da imagem. 
Elétrons
Filamento
Emissãodirecionada
Capa focalizadora
potencial nulo
Focos
Ânodo - potencial positivo
Figura 2.15 Capa focalizadora de filamento duplo separado.
Fonte: O autor.
Frequentemente, há entre os técnicos em radiologia uma dificuldade na compreensão das correntes elétricas 
que circulam na ampola. Quando o operador ajusta a corrente a ser utilizada no exame em alguns miliampè-
res, ele acredita estar alterando a corrente que passa pelo filamento do cátodo.
Correntes na ampola
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	SOARES_Capitulo_01
	SOARES_Capitulo_02
	SOARES_Capítulo_03