Princípio de física das radiações

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Júlia Lorena - Biomedicina 
Medicina Nuclear e diagnóstico por imagem 
Aula 2, 3 e 4 – dia 10/08, 17/08 e 24/08 
Professor Rômulo Medina 
O que é radiação? 
- ENERGIA (palavra chave) 
- CONCEITO: transmissão de energia de um sistema 
para outro 
Radiação e radioatividade: de onde 
vem 
- terra, luz, solo = emitem radiação NATURAL 
- aparelhos de ultrassom, ressonância, microondas, wifi, 
etc = emitem radiação SINTÉTICA 
- toda matéria é formada por elementos, que podem 
ser radioativos 
- todo elemento é formado por um átomo 
- manipular elementos radioativos pode causar danos ao 
organismo e contaminação por radiação 
- os átomos são peças chaves para radiação natural 
pois são mudanças em sua estrutura que gera a 
radioatividade 
Estrutura dos átomos 
 
- núcleo: possui prótons e nêutrons 
- eletrosfera: possui os elétrons 
- todo elemento terá um número de massa e um 
número atômico 
- número de massa: próton + nêutron 
- número atômico: prótons 
- o que determina qual é o átomo é seu número 
atômico 
Biofísica das radiações: como 
ocorre a radiação 
- elemento ESTÁVEL -> prótons = nêutrons no núcleo 
do átomo 
- elemento INSTÁVEL -> prótons ≠ nêutrons no 
núcleo do átomo 
 instabilidade de um átomo 
- instabilidade -> acumulo de energia -> átomo vai 
buscar estabilidade liberando essa energia 
- energia liberada = RADIAÇÃO 
energia sobrando que 
uma hora precisa ser liberada em forma de radiação 
- portanto, entende-se que radiação é a liberação da 
energia em excesso de um átomo instável 
 
- átomo liberou energia -> estabilidade -> numero de 
prótons e nêutrons voltando a normalidade -> 
modificação 
- há o decaimento deste átomo (se transforma em 
outro pois emitiu radiação) 
- a radiação é uma energia que se move, portanto, vai 
de um lugar para outro (não fica vagando por ai) 
- quem recebe essa radiação liberada? Nosso corpo, 
alimentos, etc 
- como que essa radiação passa de um sistema para 
outro? Através de ondas eletromagnéticas ou partículas 
dotadas de massa 
Formas de emissão da radiação 
 Ondas eletromagnéticas (energia): calor, luz, 
raios, UV, raio-x, gama, etc; no geral não tem 
potencial de fazer mal ao organismo 
(dependendo do tempo de exposição) 
 Partículas dotadas de massa (energia + massa):: 
alfa e beta; interage mais com o organismo e 
tem potencial de fazer mal 
 quanto mais massa tiver, maior interação (um 
soco vs rajada de vento) 
- tanto quem emite radiação e tanto quem recebe, 
sofrem modificações (comida esquentando, pele quente 
no sol, decaimento dos prótons e nêutrons, ionização 
da matéria, etc) 
 
- quanto mais massa um elemento tiver, mais energia 
ele terá, porém não quer dizer que aquele átomo é 
radioativo, mas quando é, ele libera muita radiação 
Classificação das radiações 
- efeito que ela produz na matéria (corpo) 
 ionizante: produz ions (partícula carregada 
positivamente ou negativamente) quando entra 
em contato com a matéria e pode gerar danos 
nos tecidos biológicos; a radiação vai transferir 
muita energia ao elétron e ele será removido 
do átomo, formando um íon no organismo 
podendo causar modificações no DNA, etc 
 não ionizante: luz e calor (não possui energia 
suficiente para ejetar o elétron do átomo, 
porém ele salta das camadas); não será 
produzido ion; o elétron irá voltar para sua 
camada original após liberar a energia que ele 
ganhou da radiação, em forma de luz, calor, etc 
Tipos de radiação 
- alfa (α) 
 dotada de massa 
- beta (β) 
 dotada de massa 
- gama (Y) 
 eletromagnética 
- raios x 
 eletromagnética 
- todas são radiações ionizantes 
- os raios beta e alfa possuem mais probabilidade de 
causar malefícios pois são dotados de massa, porém 
tudo depende do tempo de exposição 
 ex: ficar mais tempo exposto a radiação 
eletromagnética e pouco tempo exposto a 
radiação dotada de massa faz com que a 
radiação eletromagnética seja mais prejudicial 
- as radiações eletromagnéticas conseguem alcançar 
grandes distâncias 
- radiação beta é usada na técnica PET (tomografia por 
emissão de pósitrons) 
- a radiação alfa não é usada na prática médica mas 
tem elementos que liberam esse tipo de radiação 
Radiação Alfa 
- emitida fisicamente por partículas dotadas de massa 
- alguns elementos liberam esse tipo de radiação 
- é ionizante 
- sempre que um elemento libera radiação alfa, é 
liberado o elemento Helio (2 números atômicos e 4 de 
massa = 2 prótons e 2 nêutrons) 
- os hélios liberados correspondem ao numero de 
partículas alfas liberadas, e nisso, o número de prótons 
e neutrons a ser liberados vão aumentar 
- a massa da radiação alfa será o Helio liberado 
- o elemento X, ao perder 2 prótons e 2 neutrons
se modificar e vai ocorrer o decaimento 
- um elemento que só libera radiação alfa nunca vai 
conseguir atingir a estabilidade pois ele sempre vai 
liberar a mesma quantidade de prótons e nêutrons 
- depois de liberar a radiação alfa, o elemento pode 
liberar outros tipos de radiação que o ajuda com a 
estabilidade 
- esse tipo de radiação é capaz de alcançar distâncias 
curtas 
 
radiação beta é usada na técnica PET (tomografia por 
a radiação alfa não é usada na prática médica mas 
tem elementos que liberam esse tipo de radiação 
 
amente por partículas dotadas de massa 
alguns elementos liberam esse tipo de radiação 
sempre que um elemento libera radiação alfa, é 
liberado o elemento Helio (2 números atômicos e 4 de 
liberados correspondem ao numero de 
, e nisso, o número de prótons 
e neutrons a ser liberados vão aumentar 
a massa da radiação alfa será o Helio liberado 
 
o elemento X, ao perder 2 prótons e 2 neutrons, vai 
 
um elemento que só libera radiação alfa nunca vai 
conseguir atingir a estabilidade pois ele sempre vai 
liberar a mesma quantidade de prótons e nêutrons 
depois de liberar a radiação alfa, o elemento pode 
que o ajuda com a 
esse tipo de radiação é capaz de alcançar distâncias 
 
- quanto mais energia uma radiação tiver, mais longe 
ela alcança 
- o ar é o lugar mais propício para propagação da 
radiação 
Radiação Beta
- emitida fisicamente por partículas dotadas de massa 
- é ionizante 
- 2 tipos: 
 beta menos (β-) =
negativa (negatron) 
 beta mais (β+) = libera
positiva (pósitron) 
- alcança distancias maiores que a radiação alfa 
- uma das radiações que ajudam o elemento a atingir 
estabilidade 
- para liberação da radiação ocorrer, o próton precisa 
se transformar em nêutron ou o nêutron se 
transformar em proton (depende da demanda
elemento) 
- se o elemento tiver com excesso de próton, esse 
será transformado em nêutron, transferindo sua carga 
positiva e será originado um pósitron (e+) = 
B+ 
quanto mais energia uma radiação tiver, mais longe 
o ar é o lugar mais propício para propagação da 
adiação Beta 
emitida fisicamente por partículas dotadas de massa 
) = libera-se elétrons de carga 
negativa (negatron) 
libera-se elétrons de carga 
 
alcança distancias maiores que a radiação alfa 
 
uma das radiações que ajudam o elemento a atingir 
para liberação da radiação ocorrer, o próton precisa 
se transformar em nêutron ou o nêutron se 
transformar em proton (depende da demanda do 
se o elemento tiver com excesso de próton, esse 
será transformado em nêutron, transferindo sua carga 
positiva e será originado um pósitron (e+) = radiação 
 
regra para radiação B+ 
- se o elemento tiver com excesso de nêutron, esse 
será transformado em próton e libera-se uma carga 
negativa (e-) = radiação B- 
 
regra para radiação B- 
- após a liberação do excesso de próton ou nêutron, 
vai haver o decaimento, que ajuda o elemento a voltar 
para a estabilidade mas ele ainda ficará instável 
Radiação Gama 
- são fótons (eletromagnética) emitidos pelo núcleo do 
átomo durante uma transição 
- puramente energia 
- tem poder de penetraçãomuito maior que radiação 
alfa e beta 
- menos ionizante por ser eletromagnética (produz 
menos ions no corpo) 
- é importante utilizar blindagem por causa do alcance 
- é liberada depois que o elemento libera radiação alfa e 
beta 
 
Neutrôns 
- são emitidos pelo núcleo do átomo 
- extremamente preocupante pelo fato de ser ionizante 
e dotada de massa 
- alcançam grandes distancias e possui grande poder de 
penetração 
- não existe técnica de imagem que utiliza nêutrons 
pela chance de causar malefícios 
- é um dos tipos de radiações mais nocivas a saúde 
- uso médico restrito 
Física dos Raios X 
primeiro raio x 
da historia 
- o raio x foi descoberto de maneira acidental, em 1895 
- durante a época da descoberta do raio x se sabia 
muito pouco sobre radiação 
 
- o amigo de Rutchen (quem descobriu o raio x) estava 
estudando raios catódicos (presente nas televisões de 
tubo) e ele pediu para participar do estudo e por acaso 
ele descobriu os raios x 
- não demorou muito para vários centros de 
diagnóstico por imagem surgir 
- porém, as pessoas tinham que ficar muito tempo 
paradas em frente a radiação e hoje em dia é muito 
mais rápido tirar um raio x e não precisa de tanta 
exposição 
- além das aplicações médicas, algumas sapatarias 
compraram maquinas de raio x para fazer propagandas 
 ex: compre um sapato e ganha um raio x do 
seu pé 
- na época existia uma micose muito comum no couro 
cabeludo das crianças e o tratamento era radiação em 
cima da cabeça 
- foi a partir desse ponto que se descobriu radiação 
ionizante e seus malefícios 
Raios X 
- são fótons (ondas eletromagnéticas) 
- alta capacidade de penetração 
- ionizante 
Formação dos Raios X 
 
- será transferido uma energia para a resistência 
(numero 1) 
- os elétrons começam a ganhar energia e saltam da 
resistência, são ionizados (numero 2) 
- os elétrons que saíram vão bater em um metal 
pesado e são freados (numero 3) 
- ao ser freados, vão liberar essa energia que ganharam 
e os feixes descendo são os raios x (numero 7) 
- 99% da energia liberada será calor e 1% será raio x 
- nem todo raio x é produzido da mesma maneira pois 
depende do local 
 ex: espessura de uma mão não é igual de um 
tórax, por isso, precisa-se de uma produção 
diferente pois os raios precisam atravessar o 
corpo 
- aumento de tensão = elétrons com mais energia e 
mais penetração 
- aumento da corrente = aumento do fluxo de elétrons 
e aumento proporcional da intensidade dos feixes do 
raio x