ACC- S1- FISICA

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CURSO 
	BIOMEDICINA 
	PÉRIODO LETIVO 
	2020.1 
	TURNO 
	M
	UNIDADE 
	 1ª 
	DOCENTE 
	LUIZ RICARDO 
	
	DISCIPLINA 
	FISICA DAS RADIACOES 
 
	DISCENTE 
	 THARCIO LIBERATO NASCIMENTO RODRIGUES 
	DATA 
	 26/03 /2020 
	
	AVALIAÇÃO INDIVIDUAL 
	NOTA 
	 
QUESTÃO 01) Explique o que é Radiação, e quais são os tipos de radiação existente. 
Radiação é a propagação de energia de um ponto a outro, seja no vácuo ou em qualquer meio material, podendo ser classificada como energia em trânsito, e podendo ocorrer através de uma onda eletromagnética ou partícula. As radiações podem ser emitidas tanto artificialmente em procedimentos médicos ou atividades industriais, quanto naturalmente, como a luz solar por exemplo. Independente do tipo, elas interagem com os corpos, até mesmo com o ser humano, e depositam neles energia. Essa interação depende do tipo da energia de radiação e do meio em que está se propagando.
 
· Radiação eletromagnética - é a energia que se propaga através de uma onda eletromagnética, constituída por um campo elétrico e um campo magnético oscilantes e perpendiculares entre si, que se propaga no vácuo com a velocidade da luz. Ela é caracterizada pelo seu comprimento de onda ou por sua frequência e pelas diversas faixas que constituem o espectro eletromagnético. Pode-se citar, como exemplo de radiação eletromagnética, os raios gama, raios x e a luz do sol, dentre outros.
· Radiação corpuscular - A energia se propaga através de partículas subatômicas, como elétrons, prótons e outras formadas através de fissão nuclear, como os nêutrons. Assim, ela é caracterizada pela sua carga, massa e velocidade, podendo ser carregada ou neutra, leve ou pesada e lenta ou rápida.
· Radiação gravitacional - A radiação gravitacional é uma previsão das equações da relatividade geral. Elas podem ser emitidas em regiões do espaço onde a gravidade é relativística, através de estrelas em colapso.
QUESTÃO 02) Explique o que são as Radiações Ionizantes e Não-Ionizantes, exemplificando-as. 
Radiações Ionizantes - Energia e partículas emitidas de núcleos instáveis são capazes de causar ionização. Quando um núcleo instável emite partículas, as partículas são, tipicamente, na forma de partículas alfa, partículas beta ou nêutrons. No caso da emissão de energia, a emissão se faz por uma forma de onda eletromagnética muito semelhante aos raios-x : os raios gama.
Radiações Ionizantes Alfa (a), Beta (ß) e Gama (?)
 Radiações não ionizante- Possuem relativamente baixa energia. De fato, radiações não ionizantes estão sempre a nossa volta. Ondas eletromagnéticas como a luz, calor e ondas de rádio são formas comuns de radiações não ionizantes. Sem radiações não ionizantes, nós não poderíamos apreciar um programa de TV em nossos lares ou cozinhar em nosso forno de micro-ondas. Altos níveis de energia, radiações ionizantes, são originadas do núcleo de átomos, podem alterar o estado físico de um átomo e causar a perda de elétrons, tornando-os eletricamente carregados. Este processo chama-se "ionização". Um átomo pode se tornar ionizado quando a radiação colide com um de seus elétrons. Se essa colisão ocorrer com muita violência, o elétron pode ser arrancado do átomo. Após a perda do elétron, o átomo deixa de ser neutro, pois com um elétron a menos, o número de prótons é maior. O átomo torna-se um "íon positivo".
QUESTÃO 03) Sobre os três tipos de radiações (Alfa, Beta e Gama) explique: 
A) Como são formadas; 
· Radiação alfa (α): também chamada de partículas alfa ou raios alfa, são partículas carregadas por dois prótons e dois nêutrons, sendo, portanto, núcleos de hélio. Apresentam carga positiva +2 e número de massa 4.
· Radiação beta (β): raios beta ou partículas beta, são elétrons, partículas negativas com carga – 1 e número de massa 0.
· Radiação Gama (γ): ou raios gama. O comprimento de onda desta radiação varia de 0,5 ? a 0,005 ? (unidade de medida: angstron). As radiações gama são ondas eletromagnéticas, e possuem carga e massa nulas, emitem continuamente calor e têm a capacidade de ionizar o ar e torná-lo condutor de corrente elétrica.
B) Principais características; 
· As partículas Alfa são constituídas por 2 prótons e 2 nêutrons, isto é, o núcleo de átomo de hélio (He). Quando o núcleo as emite, perde 2 prótons e 2 nêutrons.
· As partículas Beta são elétrons emitidos pelo núcleo de um átomo instável. Em núcleos instáveis betaemissores, um nêutron pode se decompor em um próton, um elétron e um antineutrino permanece no núcleo, um elétron (partícula Beta) e um antineutrino são emitidos.
· Ao contrário das radiações Alfa e Beta, que são constituídas por partículas, a radiação gama é formada por ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos instáveis logo em seguida à emissão de uma partícula Alfa ou Beta.
C) Poder de penetração; 
· As partículas Alfa, por terem massa e carga elétrica relativamente maior, podem ser facilmente detidas, até mesmo por uma folha de papel (veja a figura a seguir); elas em geral não conseguem ultrapassar as camadas externas de células mortas da pele de uma pessoa, sendo assim praticamente inofensivas. Entretanto podem ocasionalmente, penetrar no organismo através de um ferimento ou por aspiração, provocando, nesse caso lesões graves. Têm baixa velocidade comparada a velocidade da luz (20 000 km/s).
· As partículas Beta são capazes de penetrar cerca de um centímetro nos tecidos(veja a figura a seguir), ocasionando danos à pele, mas não aos órgãos internos, a não ser que sejam ingeridas ou aspiradas. Têm alta velocidade, aproximadamente 270 000 km/s.
· As radiações Alfa, Beta e Gama possuem diferentes poderes de penetração, isto é, diferentes capacidades para atravessar os materiais. Assim como os raios-X os raios gama são extremamente penetrantes, sendo detido somente por uma parede de concreto ou metal. Têm altíssima velocidade que se igual à velocidade da luz (300 000 km/s 
QUESTÃO 04) Explique quais são as principais características dos RAIOS-X. 
Os raios-X que não vêm do centro dos átomos, como os raios Gama. Para obter-se raios-X, uma máquina acelera elétrons e os faz colidir contra uma placa de chumbo, ou outro material. Na colisão, os elétrons perdem a energia cinética, ocorrendo uma transformação em calor (quase a totalidade) e um pouco de raios-X. Estes raios interessantes atravessam corpos que, para a luz habitual, são opacos. O expoente de absorção deles é proporcional à densidade da substância. Por isso, com o auxílio dos raios X é possível obter uma fotografia dos órgãos internos do homem. Nestas fotografias, distinguem-se bem os ossos do esqueleto e detectam-se diferentes deformações dos tecidos brandos. A grande capacidade de penetração dos raios X e as suas outras particularidades estão ligadas ao fato de eles terem um comprimento de onda muito pequeno.
 
QUESTÃO 05) Quais são as aplicações dos RAIOS-X? 
A radiação ionizante tornou-se há muitos anos parte integrante da vida do homem. Sua aplicação se dá na área da medicina até às armas bélicas, contudo, sua utilidade é indiscutível. Atualmente, por exemplo a sua utilização em alguns exames de diagnóstico médico, através da aplicação controlada da radiação ionizante (a radiografia é mais comum), é uma metodologia de extremo auxílio. Porém os efeitos da radiação não podem ser considerados inócuos, a sua interação com os seres vivos pode levar a teratogenias e até a morte. Os riscos e os benefícios devem ser ponderados. A radiação é um risco e deve ser usada de acordo com os seus benefícios.
Saúde
· Radioterapia
· Braquiterapia
· Aplicadores
· Radioisótopos
Diagnóstico:
· Radiografia
· Tomografia
· Mamografia
· Mapeamento com radiofármacos
QUESTÃO 06) Explique DETALHADAMENTE como ocorre a formação dos fótons de RAIOS-X. 
 
O fotão ou fóton é a partícula elementar mediadora da força eletromagnética. O fóton também é o quantum da radiação eletromagnética (incluindo a luz). O termo fóton foi criado por Gilbert N. Lewis em 1926. Fótons são bósons e possuem Spin igual a um. A troca de fótons (virtuais1) entreas partículas como os elétrons e os prótons é descrita pela eletrodinâmica quântica, a qual é a parte mais antiga do Modelo Padrão da física de partículas. Ele interage com os elétrons e núcleo atômico sendo responsável por muitas das propriedades da matéria, tais como a existência e estabilidades dos átomos, moléculas e sólidos.Em alguns aspectos um fóton atua como uma partícula, sendo a explicação satisfatória para esse efeito foi dada em 1905, por Albert Einstein pelo Efeito fotoelétrico. Em outras ocasiões, um fóton se comporta como uma onda, tal como quando passa através de uma lente ótica. De acordo com a conhecida dualidade partícula-onda da mecânica quântica, é natural para um fóton apresentar ambos aspectos na sua natureza, de acordo com as circunstâncias que se encontra. Normalmente, a luz é formada por um grande número de fótons, tendo a sua intensidade ou brilho ligada ao número deles. Para baixas intensidades, são necessários equipamentos muito sensíveis, como os usados em astronomia, para detectar fótons individuais.
Os fótons são comumente associados com a luz visível, o que só é verdade para uma parte muito limitada do espectro eletromagnético. Toda a radiação eletromagnética é quantizada em fótons: isto é, a menor porção de radiação eletromagnética que pode existir é um fóton, qualquer que seja seu comprimento de onda, frequência, energia ou momento. Fótons são partículas fundamentais que podem ser criados e destruídos quando interagem com outras partículas, mas é conhecido que decaiam por conta própria. Fótons são produzidos por átomos quando um elétron de valência se move de um orbital para outro orbital com (menos ou mais) energia negativa. Fótons também podem ser emitidos por um núcleo instável quando este decai por algum tipo de decaimento nuclear. Além disto, fótons são produzidos sempre que partículas carregadas são aceleradas.
QUESTÃO 07) O que são os Raios-X de fretamento? 
 
Quando os elétrons de alta energia incidem no material alvo, podem sofrer grandes alterações em sua trajetória devido a interações da sua carga elétrica com o campo elétrico dos núcleos dos átomos do material alvo. Dessa forma, os elétrons ao mudar de direção de propagação, reduzem sua energia cinética e emitem a diferença de energia na forma de raios X. Esta radiação é conhecida como radiação de fretamento ou bremsstrahlung e depende da interação sofrida pelo elétron, podendo assumir um valor desde zero, para interação nula, até o valor máximo da energia do elétron incidente, para o caso em que o elétron é completamente freado pelo núcleo.
QUESTÃO 08) O que são os Raios-X Característicos? 
A radiação característica ocorre quando o elétrons em movimento chocam-se com os elétrons da camada mais interna (camada K) do átomos do alvo de tungstênio no tubo de raios X e o desloca provocando a sua ejeção para fora do átomo, com isso a camada de energia que este elétron ocupava fica vaga. Este átomo agora ionizado precisa se estabilizar. Para isto um elétron de uma camada mais externa migra para a lacuna da camada mais interna, liberando neste processo uma determinada e bem precisa quantidade de fótons na forma de raios X.O fenômeno é chamado de radiação característica, já que essa energia das camadas é particular de cada elemento, é possível descobrir qual é o elemento do alvo através da análise das energias dos fótons de raios X produzidos.
QUESTÃO 09) Explique DETALHADAMENTE quais são as formas de interação dos Raios-X com a matéria
 Quando os raios X atingem o tecido do paciente, a radiação pode ser completamente espalhada, sem perda de energia; absorvida, com perda total de energia; espalhada, com alguma absorção e perda de energia; ou transmitida, sem qualquer alteração. A transmissão desses raios X através do corpo do paciente depende da densidade e da espessura do tecido, além do coeficiente de atenuação de massa.Para os raios X usados em radiodiagnóstico, que têm de 10 a 150 keV de energia, essas interações são dos seguintes tipos: espalhamento coerente, efeito fotoelétrico e espalhamento Compton.
Espalhamento coerente
 É uma interação de pura dispersão, sem deposição de energia no material ou corpo do paciente. Nessa interação, o fóton de raio X interage com os elétrons orbitais dos átomos da matéria. Esses elétrons oscilam por um período de tempo muito curto e, depois, um outro fóton de mesma energia é liberado e se propaga em uma direção diferente. Esse tipo de interação é mais provável para fótons de energia baixa, não muito importante para a radiologia diagnóstica.
Efeito fotoelétrico
Nessa interação, o fóton de raio X interage com um elétron de uma camada mais interna de um átomo e, se tiver energia suficiente, esse fóton transfere toda a sua energia para o elétron, ejetando-o da órbita. Assim, o fóton desaparece e o átomo é ionizado.Após a interação fotoelétrica, a lacuna deixada pelo elétron ejetado é ocupada por outro elétron, ocorrendo emissão de radiação característica.
Espalhamento Compton
Nessa interação, o fóton de raio X normalmente interage com um elétron de uma camada mais externa de um átomo, transferindo parte da sua energia para o elétron, ejetando-o da órbita. Assim, o fóton continua se propagando, mas com energia menor e direção de propagação diferente.
Interações dos raios X com o corpo humano:
· Transmissão do raio X através do corpo do paciente sem interação
· Absorção completa do raio X, com depósito de energia no corpo do paciente (Efeito Fotoelétrico)
· Espalhamento do raio X (Espalhamento Compton)
Os raios X de baixas energias são absorvidos no metal do ânodo e, depois, na ampola de vidro. Posteriormente, a filtragem também reduz a quantidade de raios X de baixas energias que não iriam conseguir atravessar o corpo para formar a imagem e apenas aumentariam a dose no paciente. Assim, somente os raios X com energias mais altas são capazes de atravessar o corpo do paciente e contribuir para o enegrecimento do filme e, consequentemente, a formação da imagem.