1 Interação da radiação eletromagnética com a matéria

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Interação: transferência de energia da
radiação para os átomos da matéria.
Principais processos:
- Ionização = produção de um par de íons;
- Excitação = adição de energia ao átomo, que
passa do estado neutro para o estado excitado e
libera o excesso de energia adquirido.
Penetração da radiação ionizante na matéria
1. Partículas carregadas
Colisões com os elétrons atômicos da
matéria
ou
Colisões com os núcleos dos átomos da
matéria
2. Radiação Eletromagnética
Espalhamento coerente;
Efeito Fotoelétrico;
Efeito Compton;
Produção de Pares (para energia
acima de 1,02 MeV);
Fotodesintegração.
Espalhamento Coerente (ou Clássico ou
Thompson)
 Ocorre para fótons com energia menor que 10KeV (baixa
energia), que pouco contribui na produção da imagem
médica;
 A 70kVp uma pequena porcentagem de RX contribui com o
EC, o que pode gerar “ruído” na imagem, reduzindo o
contraste;
 Como ocorre: um fóton de RX excita o átomo alvo que libera
imediatamente o excesso de energia adquirido sob a forma
de um fóton de RX, que é desviado com comprimento de
onda () igual ao do fóton incidente;
 Não há transferência de energia;
 Pouca importância na radiologia.
Tipos de Interação
Esp. Coerente (ou Clássico ou Thompson)
Efeito Fotoelétrico (EFE)
1. Ocorre para fótons com energia menor que 100KeV;
2. Um dos elétrons das camadas mais internas do átomo
absorve um fóton com energia equivalente à sua energia
de ligação;
3. O elétron atingido é expulso do átomo;
4. A energia cinética do fotoelétron é igual à diferença
entre a energia do fóton incidente e a energia de ligação
do elétron ao átomo, ou:
Ec = Ei - El , onde:
Ec = energia cinética do fotoelétron;
Ei = energia do fóton incidente;
El = energia de ligação do elétron ao núcleo;
Tipos de Interação
Efeito Fotoelétrico (cont.)
6. A probabilidade de ocorrência do EFE é diretamente
proporcional a Z3 do material absorvedor e a 1/E3.
Tipos de Interação
Efeito Compton Coerente (ou Efeito Rayleigh)
1. Ocorre para fótons com energias baixas e elétrons muito
ligados;
2. O átomo todo absorve o recuo e o fóton praticamente não
perde energia, simplesmente mudando sua direção;
3. A direção predominante de espalhamento é para a frente;
4. Ocorre predominantemente para fótons de baixas energias
que interagem com átomos de alto Z;
5. É considerado como um caso particular do Efeito
Compton.
Tipos de Interação
Efeito Compton (EC)
1. Ocorre para fótons com energia entre 100KeV e
10MeV;
2. O fóton incidente interage com elétrons “livres” (das
camadas mais externas) do átomo, transferindo a ele
parte de sua energia sob a forma de energia cinética;
3. O elétron é expulso do átomo de origem e o fóton
incidente é desviado com uma energia menor que a
inicial;
4. Este processo também é conhecido como
Espalhamento Compton devido à produção de
radiação espalhada (fótons desviados);
Tipos de Interação
Tipos de Interação
Efeito Compton (cont.)
5. Os fótons podem ser espalhados em qualquer direção,
porém numa deflexão de 00 não ocorre transferência de
energia;
6. Em média, a quantidade de energia espalhada é grande
para fótons de baixa energia e muito pequena para fótons
de alta energia;
7. A probabilidade de ocorrência é inversamente proporcional
a energia (ou 1/E) e independente de Z;
Tipos de Interação
Efeito Compton (cont.)
8. É o tipo de interação mais importante para o tecido
mole;
9. A energia do fóton espalhado é igual a diferença de
energia entre o fóton incidente e a energia de ligação
do elétron ejetado, ou:
ES = EI - EL , onde:
Es = energia do fóton espalhado;
EI = energia do fóton incidente;
EL = energia de ligação do elétron ao núcleo.
Tipos de Interação
Efeito Compton (cont.)
A radiografia das estruturas do corpo resulta da absorção
diferenciada entre o osso e o tecido mole
Efeito Fotoelétrico
Efeito Compton
Representação dos tipos de interação e de fótons X
que participam no processo de formação de uma
imagem radiológica
Mesmo que a interação do fóton X não esteja
relacionada com Z do meio, ocorre uma absorção
diferenciada devido às diferentes densidades do
material que compõem o meio com o qual o fóton
interage.
Questões
1. Diferencie interação de atenuação com relação a um
feixe de radiação.
2. Explique como os efeitos Fotoelétrico e Compton
“participam” na formação da imagem radiológica.