INTERAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS COM A MATÉRIA

INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO
ELETROMAGNÉTICA COM A
MATÉRIA
Docente: Thassiany Sarmento
Faculdade Mauricio de Nassau – FMN
Curso de Radiologia
Componente curricular: técnicas para
diagnóstico por imagem.

INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
APÓS PRODUZIDAS, SEJA POR MEIO DE UM APARELHO DE RAIOS X, OU POR UMA
FONTE GERADORA DE RADIOATIVIDADE, AS RADIAÇÕES ATINGEM AS
SUBSTÂNCIAS, INTERAGINDO COM AS MESMAS DE DIFERENTES MANEIRAS.
A FORMA COMO OCORRERÁ ESTA INTERAÇÃO, SEJA COM O ORGANISMO VIVO, SEJA
COM O PRÓPRIO RECEPTOR DE IMAGENS (FILME, SENSOR) SERÁ RESPONSÁVEL PELA
DEFINIÇÃO DA QUALIDADE DIAGNÓSTICA DA IMAGEM.
ESSE CONHECIMENTO PERMITIRÁ AO TECNÓLOGO CONDIÇÕES DE COMPREENDER MELHOR
COMO SE DÁ O PROCESSO DE FORMAÇÃO DA IMAGEM, OS RISCO DOS EXAMES QUE UTILIZAM
RADIAÇÕES IONIZANTES, BEM COMO FUNCIONAM AS BARREIRAS PROTETORAS E
EQUIPAMENTOS INDIVIDUAIS DE PROTEÇÃO.
2

ANTES DE COMEÇARMOS A ESTUDAR OS TIPOS DE INTERAÇÕES QUE
PODERÃO OCORRER ENTRE OS RAIOS X E OS CORPOS NOS QUAIS INCIDEM, É
IMPORTANTE REVERMOS ALGUNS CONCEITOS COMO DE EXCITAÇÃO E
IONIZAÇÃO.
EXCITAÇÃO
IONIZAÇÃO
3

EXCITAÇÃO & IONIZAÇÃO
AO INTERAGIREM COM A MATÉRIA, OS
FÓTONS DE RADIAÇÃO PODERÃO
PROVOCAR PROCESSOS DE
EXCITAÇÃO.
NESTE PROCESSO, A ENERGIA DOS
FÓTONS INCIDENTES É TRANSFERIDA A
UM ELÉTRON QUE, AO RECEBÊ-
LA, PASSA A UM NÍVEL ENERGÉTICO
MAIS ALTO NO ÁTOMO.
APÓS ESTA ETAPA, ESTE MESMO
ELÉTRON CEDE ESTA ENERGIA
ABSORVIDA NA FORMA DE FÓTON.
4
INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA

POR ESTAR MAIS ENERGÉTICO, APÓS ESTA ABSORÇÃO, O ÁTOMO TORNA-SE MAIS REATIVO,
MAIS PROPENSO A REAÇÕES. DIZEMOS QUE OCORREU UMA EXCITAÇÃO.
5

POR OUTRO LADO, DEPENDENDO DA ENERGIA DO FÓTON INCIDENTE, PODERÁ OCORRER
UMA REMOÇÃO DE ELÉTRONS DO ÁTOMO DA SUBSTÂNCIA IRRADIADA. O QUE, COMO
SABEMOS, TRANSFORMARÁ ESTA SUBSTANCIA EM UM ÍON COM CARGA POSITIVA, JÁ
QUE PERDEU ELÉTRON(S).
OS ÍONS SÃO ELEMENTOS EXTREMAMENTE REATIVOS E ENTÃO PODERÃO FORMAR
NOVOS COMPOSTOS. DIZEMOS QUE HOUVE UMA IONIZAÇÃO.
6

-
ESTES ÍONS ATUAM NOS ORGANISMOS VIVOS COMO OS CHAMADOS “RADICAIS
LIVRES”, PODENDO LEVAR À FORMAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS DE DIFERENTES AÇÕES
NOS TECIDOS
7

BEM, ANTES DE COMEÇARMOS A ESTUDAR AS DIFERENTES INTERAÇÕES DAS
RADIAÇÕES COM A MATÉRIA, VAMOS RECORDAR UMA UNIDADE DE “ENERGIA” QUE É
MUITO UTILIZADA NO ESTUDO DA QUANTIFICAÇÃO ENERGÉTICA DAS RADIAÇÕES
ELETROMAGNÉTICAS,
O “ELÉTRONVOLT”
ASSIM COMO O JOULE (J) E OUTRAS UNIDADES JÁ CONHECIDAS DE MENSURAÇÃO DE
ENERGIA, O ELÉTRONVOLT É UMA UNIDADE DE ENERGIA QUE CORRESPONDE À
ENERGIA ADQUIRIDA POR 01 ELÉTRON, QUANDO ESTE É ACELERADO EM UM CAMPO
ELÉTRICO DE 01 VOLT. OBSERVE:
8

+
-
AO SER ACELERADO DE A PARA B,
CUJA D.D.P É 1 VOLT, ESTE
ELÉTRON IRÁ ADQUIRIR 01
ELÉTRONVOLT (eV) DE
ENERGIA.
ESTA É A DEFINIÇÃO DA UNIDADE
DE ENERGIA eV.
A
1eV
B
DDP=1V
9

ASSIM COMO TODAS AS UNIDADES, O eV POSSUI TAMBÉM SEUS MÚLTIPLOS:
MeV
MEGA
ELETRON
VOLT
KeV
KILO
ELÉTRON
VOLT
eV
ELÉTRON
VOLT
1
1 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
10

MeV KeV
eV
1
1 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
DESTA FORMA:
1MeV= 1000 000 eV = 10 eV
1KeV= 1 000 eV = 10 eV
6
3
11

SABEMOS QUE UM FEIXE DE RAIOS X É UM FEIXE HETEROGÊNEO, POSSUINDO FÓTONS
DE DIVERSOS COMPRIMENTOS DE ONDAS (λ), AS ENERGIA POR CONSEQUÊNCIA DESTES
FÓTONS SÃO VARIÁVEIS, DEPENDENDO DE DIVERSOS FATORES (KV, ETC).
OS RAIOS X UTILIZADOS PARA FINS DE DIAGNÓSTICO (PRODUÇÃO DE IMAGENS
RADIOGRÁFICAS), POSSUEM ENERGIAS VARIANDO DENTRO DE UMA FAIXA DE
20 A 150 KeV.
12

DE UMA MANEIRA GERAL, AO ATINGIREM UM CORPO, AS RADIAÇÕES PODERÃO
INTERAGIR COM ESTA MATÉRIA, SOFRENDO OS SEGUINTES COMPORTAMENTOS:
SEREM TRANSMITIDAS, OU SEJA ULTRAPASSAREM O
CORPO, SEM QUE HAJA NENHUMA ALTERAÇÃO ENERGÉTICA OU DE
TRAJETÓRIA
13

SEREM ATENUADAS, ONDE HÁ UMA INTERAÇÃO DESTAS COM A MATÉRIA,
OCASIONANDO ALTERAÇÕES EM SUA ENERGIA E/OU TRAJETÓRIA, ALÉM DE OUTROS
PROCESSOS.
14

ATENUAÇÃO :CADA VEZ QUE UM FEIXE DE RADIAÇÃO ATRAVESSA UMA SUBSTÂNCIA,
ESTE FEIXE SOFRERÁ UM CERTO GRAU DE ATENUAÇÃO QUE DIMINUIRÁ SUA INTENSIDADE
INICIAL
15

CADA MATERIAL TERÁ A CAPACIDADE DE ABSORVER OS FÓTONS DE DIFERENTES INTENSIDADES.
ESTA ABSORÇÃO SEGUE À SEGUINTE EQUAÇÃO, CONSIDERANDO A FIGURA ACIMA.
I0
I0 e
-
X
X
IX
IX =
16

e
- X
I0IX =
I0 = INTENSIDADE DA RADIAÇÃO INCIDENTE
IX= INTENSIDADE DA RADIAÇÃO EMERGENTE
X= ESPESSURA DO MEIO ABSORVENTE
e = CONSTANTE (NÚMERO NEPERIANO)
VALOR JÁ TABELADO PARA
MUITOS MATERIAIS, VARIANDO
COM O MATERIAL E A ENERGIA
(KV) DA RADIAÇÃO INCIDENTE.
=CONSTANTE, DEPENDE DO MATERIAL E DA ENERGIA DA RADIAÇÃO
INCIDENTE: COEFICIENTE DE ABSORÇÃO LINEAR DO MATERIAL
17

e
X
I0IX =
1
e
- X
I0IX =
NOTE QUE QUANTO MAIOR FOR:
1)INTENSIDADE INCIDENTE (I0)
MAIOR SERÁ IX, OU SEJA HAVERÁ MUITA RADIAÇÃO
CAPAZ DE PASSAR ATRAVÉS DO MATERIAL!18

NOTE QUE QUANTO MAIOR FOR:
ESPESSURA (X), DENSIDADE E NÚMERO ATÔMICO ( ) DO
MATERIAL.
MENOR SERÁ IX, OU SEJA HAVERÁ POUCA RADIAÇÃO
CAPAZ DE PASSAR ATRAVÉS DO MATERIAL, MUITA ABSORÇÃO!19
e
X
I0IX =
1
e
- X
I0IX =

ATENUAÇÃO “CURVA DE ATENUAÇÃO”- PODEMOS CONFECCIONAR
UMA CURVA, NA QUAL MEDIREMOS A INTENSIDADE DE UM FEIXE DE FÓTONS A
CONSIDERAR, EM RELAÇÃO À PROFUNDIDADE DO MATERIAL QUE ESTE ATRAVESSA
DURANTE SUA TRAJETÓRIA. OBSERVE ESTA CURVA ABAIXO DENOMINADA DE “CURVA DE
ATENUAÇÃO”.
ESTA CURVA É
FUNÇÃO DO
MATERIAL
ABSORVENTE E
DA ENERGIA DOS
FÓTONS
INCIDENTES!
20

ATENUAÇÃO ”CAMADA SEMI-REDUTORA”
CONFORME VISTO, DIFERENTES MATERIAIS ATENUARÃO DIFERENTES QUANTIDADES
DE RADIAÇÃO.
POR DEFINIÇÃO, A FIM DE SE COMPARAR O PODER DE ATENUAÇÃO DE DIFERENTES
MATERIAIS, DEFINIU-SE A GRANDEZA “CAMADA SEMI-REDUTORA” (CSR) (DE ORIGEM
DO INGLÊS: HALF-VALUE LAYER, HVL), COMO SENDO A ESPESSURA DE DETERMINADO
MATERIAL NECESSÁRIA PARA DIMINUIR EM 50% A INTENSIDADE DE UM FEIXE QUE O
ATRAVESSA.
21

TENSÃO MÁX
DE VOLTAGEM
(KV)
CSR
CHUMBO
(mm)
CSR
CONCRETO
(cm)
50 0,06 0,43
70 0,17 0,84
100 0,27 1,60
125 0,28 2,00
150 0,30 2,24
200 0,52 2,50
A TABELA AO
LADO COMPARA
AS CSR DO
CHUMBO E
CONCRETO, PARA
DIFERENTES
INTENSIDADES
DE RADIAÇÃO
22

TENSÃO MÁX
DE VOLTAGEM
(KV)
CSR
CHUMBO
(mm)
CSM
CONCRETO
(cm)
50 0,06 0,43
70 0,17 0,84
100 0,27 1,60
125 0,28 2,00
150 0,30 2,24
200 0,52 2,50
PARA A MESMA
INTENSIDADE DE
RADIAÇÃO (100) POR
EX,
NECESSITARÍAMOS
DE UMA ESPESSURA
DE CONCRETO
APROXIMADAMENTE
16 VEZES MAIOR
QUE DE CHUMBO.
23

CAMADA SEMI-REDUTORA
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70
Espessura de Material (em cm)
Intensidadedofeixederadiação
50%
25%
12,5%
1 CSR 2 CSR 3 CSR CSR = 15 CM24

ISTO EXPLICA PORQUE O Pb (chumbo), POR EXEMPLO, É UM ELEMENTO MUITO
USADO COMO BARREIRA DE RAIOS X, COMO PROTETOR DE ÁREAS ADJACENTES À
SALAS DE EXAMES, POR EXEMPLO, JÁ QUE POSSUI ALTA DENSIDADE E ALTO
NÚMERO ATÔMICO (82)
Biombo de chumbo
25

NAS ATENUAÇÕES, EM QUE O FÓTON INCIDENTE
CEDE TODA SUA ENERGIA NO MEIO ABSORVENTE,
DIZEMOS QUE A RADIAÇÃO FOI ABSORVIDA.
NESTE CASO O FÓTON INCIDENTE CEDE TODA SUA
ENERGIA NO MEIO ABSORVENTE, E ENTÃO NÃO HÁ
TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO ATRAVÉS DESTE MEIO.
26

NAS ATENUAÇÕES EM QUE O FÓTON INCIDENTE
EMERGE DO MEIO ABSORVENTE COM DIFERENTES
ENERGIA E TRAJETÓRIAS, DIZEMOS QUE HOUVE
UM “ESPALHAMENTO”
NESTE CASO O FÓTON INCIDENTE SOFRE INTERAÇÃO COM OS
ÁTOMOS DO ABSORVENTE, SOFRENDO DESVIO DE SUA
TRAJETÓRIA, SENDO ESPALHADO.
27

EM UM EXAME RADIOGRÁFICO, QUANDO CONSIDERAMOS O ABSORVENTE, SENDO O CORPO A
SER RADIOGRAFADO, PODEMOS CONCLUIR QUE AS ATENUAÇÕES SEJAM ELAS POR ABSORÇÃO
DA RADIAÇÃO, SEJAM ELAS POR ESPALHAMENTO, SERÃO AS RESPONSÁVEIS PELA
DETERMINAÇÃO DA IMAGEM NO RECEPTOR (FILME, SENSORES).
FILME
28

A RADIAÇÃO EMERGENTE DO CORPO , POSSUIRÁ VÁRIAS CARACTERÍSTICAS DIFERENTES
OU NÃO DO FÓTON INCIDENTE, E ATINGINDO O RECEPTOR DA IMAGEM, PROVOCARÁ
NESTE DIFERENTES ESTÍMULOS, QUE SERÃO INTERPRETADOS DE DISTINTAS MANEIRA E
PRODUZIRÃO ASSIM OS DETALHES DA ESTRUTURA RADIOGRAFADA EM TONS DE CINZA,
GERALMENTE
AS REGIÕES DO FILME QUE NÃO
RECEBERAM MUITOS FÓTONS
EMERGENTES DO CORPO, OU SEJA, ONDE
O CORPO, ABSORVEU MUITA RADIAÇÃO é
chamada de REGIÃO RADIOPACA
(OPACA À RADIAÇÃO)
29
AS REGIÕES DO FILME QUE RECEBERAM
MUITOS FÓTONS EMERGENTES DO CORPO, OU
SEJA, ONDE O CORPO, NÃO ABSORVEU MUITA
RADIAÇÃO NESTA ÁREA= REGIÃO
RADIOLÚCIDA (TRANSLÚCIDA À
RADIAÇÃO)
HÁ OPOSIÇÃO DAS ÁREAS RADIOLÚCIDAS E RADIOPACAS NA IMAGEM
RADIOGRÁFICA, O QUE PERMITE A INTERPRETAÇÃO DAS REGIÕES ANATÔMICAS E
SEU ESTUDO.

RADIOPACAS:
CORPOS ESPESSOS;
DE ALTA DENSIDADE FÍSICA;
CLAROS NA IMAGEM.
RADIOLÚCIDAS:
CORPOS FINOS:
DE BAIXA DENSIDADE FÍSICA;
ESCUROS NA IMAGEM.
30

RADIOPACAS = ATENUAM BASTANTE AS RADIAÇÕES
INCIDENTES, POR SUAS ALTAS DENSIDADE E/OU
ESPESSURAS.
EX: OSSOS, ESMALTE DOS DENTES...
OBS: IMAGENS CLARAS (O FILME NÃO FOI
SENSIBILIZADO!)
31

RADIOLÚCIDAS = NÃO ATENUAM AS RADIAÇÕES
INCIDENTES, POR SUAS BAIXAS DENSIDADE E/OU
ESPESSURAS.
EX: PELE, GORDURA, AR...
OBS: IMAGENS ESCURAS (O FILME FOI MUITO
SENSIBILIZADO!)
32

EXERCÍCIOS PROPOSTOS:
1) DE QUAIS FATORES DEPENDERÁ O GRAU DE ATENUAÇÃO
DE DETERMINADA RADIAÇÃO QUE INCIDE EM UM CORPO?
2) QUAL A IMAGEM RADIOGRÁFICA
(RADIOPACA/RADIOLÚCIDA) VOCÊ ESPERA NORMALMENTE
OBTER DAS SEGUINTES ESTRUTURAS:
a) INTESTINO GROSSO
b) ESMALTE DOS DENTES.
c) PULMÕES
d) COLUNA VERTEBRAL
3) DA QUESTÃO ANTERIOR, QUAL DELAS SERÁ ESCURA E
QUAL SERÁ CLARA? POR QUE?
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INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO
ELETROMAGNÉTICA COM A
MATÉRIA: PARTE II
Faculdade Mauricio de Nassau – FMN
Curso de Radiologia
Componente curricular: técnicas para
diagnóstico por imagem.
Docente: Thassiany Sarmento

JÁ QUE SABEMOS QUE A INTERAÇÃO ENTRE A RADIAÇÃO E OS CORPOS SERÁ A RESPONSÁVEL
PELA PRODUÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA, PODEMOS NOS VOLTAR AGORA A UM ESTUDO
MAIS DETALHADO DOS TIPOS DE INTERAÇÃO.
PRIMEIRAMENTE, OBSERVAMOS QUE AS INTERAÇÕES ENTRE AS RADIAÇÕES E A
MATÉRIA DEPENDERÁ , DENTRE OUTROS FATORES, DA ENERGIA DESTE FÓTON
COMO EXPLICADO, A FAIXA DE
RADIAÇÃO X PARA DIAGNÓSTICO
VARIARÁ ENTRE 20 A 150 KeV

1) ESPALHAMENTO CLÁSSICO OU ESPALHAMENTO COERENTE
ESTE TIPO DE INTERAÇÃO FOI
INICIALMENTE OBSERVADO POR J.J.
THOMSON, NO FINAL DO SÉCULO XIX.
POR ISSO É TAMBÉM CONHECIDA COMO
“EFEITO THOMSON”.
ESTA INTERAÇÃO OCORRE QUANDO
ESTAMOS LIDANDO COM FÓTONS DE
ENERGIAS MENORES QUE 10 KeV!

NESTA INTERAÇÃO, O FÓTON INCIDENTE APRESENTA UM COMPRIMENTO DE ONDA (λ)
MAIOR QUE AS DIMENSÕES DO ÁTOMO DO MATERIAL ( E RELATIVAMENTE BAIXA
ENERGIA).
O QUÊ OCORRE?
O FÓTON
INCIDENTE
INTERAGE COM
ELÉTRONS MAIS
EXTERNOS DO
ÁTOMO,
TRANSFERINDO
TODA SUA
ENERGIA A ESTE.

O QUÊ OCORRE?
O ÁTOMO TORNA-SE
EXCITADO E LIBERA
IMEDIATAMENTE
ESTA ENERGIA
ATRAVÉS DA
EMISSÃO DE UM
FÓTON DE MESMO
COMPRIMENTO DE
ONDA E ENERGIA QUE
O INCIDENTE, PORÉM
EM OUTRA DIREÇÃO
(HÁ ESPALHAMENTO
DO MESMO).

IMPORTANTE!!
PARA A RADIOLOGIA DIAGNÓSTICA, ESTE TIPO DE INTERAÇÃO NÃO TEM GRANDE
IMPORTÂNCIA, UMA VEZ QUE ENVOLVE FÓTONS COMO DITO, NA MAIORIA, DE
BAIXA ENERGIA, OS QUAIS SÃO PRONTAMENTE ABSORVIDOS ATRAVÉS DOS FILTROS
DOS APARELHOS GERADORES DE RX (INERENTES E ADICIONAIS).

41
p1
p2
Uma possibilidade
p1 p2
Outra possibilidade
• Há diversas possibilidades de interação entre partículas (colisão
elástica, colisão inelástica, fusão, fissão, desintegração... );
• Cada interação tem uma probabilidade de ocorrência;
• A probabilidade depende, em geral, da energia e das características
de cada partícula envolvida na interação;
• A probabilidade específica para uma interação é chamada Seção de
Choque;
• O resultado efetivo das interações é naturalmente relacionado com a
Seção de Choque;

42
Raios-X (interação de fóton com elétron)
Ef
E
Espalhamento Thomson ( = “clássico”)
Ef  E
Processo análogo
• O campo elétromagnético (fóton) leva o elétron a oscilar em sua
órbita;
• A oscilação implica aceleração/desaceleração;
• Elétrons acelerados emitem radiação;
• A radiação emitida tem a mesma frequência da incidente (coerente);

2) EFEITO FOTOELÉTRICO
ESTE EFEITO FOI ESTUDADO
PRIMEIRAMENTE PELO CIENTISTA
GERMÂNICO ALBERT EISTEIN, QUE
RECEBEU O PRÊMIO NOBEL POR SEU
TRABALHO SOBRE A INTERAÇÃO
FOTOELÉTRICA ENTRE DIVERSOS TIPOS
DE ONDAS DE LUZ VISÍVEL E METAIS.

SABEMOS QUE CADA ELÉTRON ENCONTRA-SE EM CAMADAS ESPECÍFICAS DE ENERGIA
, LIGADOS AOS NÚCLEOS ATÔMICOS.
ESTA LIGAÇÃO PODERÁ SER MAIS FORTE OU FRACA, DEPENDENDO DO TIPO DO
ELEMENTO QUÍMICO EM QUESTÃO E A DISTÂNCIA DESTES ELÉTRON DO NÚCLEO, SENDO
AS CAMADAS K E L AS MAIS ENERGÉTICAS.
K
LESTA ENERGIA É
DENOMINADA “ENERGIA
DE LIGAÇÃO”

PARA QUE POSSAMOS RETIRARA UM ELÉTRON DE SUA CAMADA, DEVEREMOS
FORNECER UMA ENERGIA AO MESMO IGUAL OU MAIOR QUE SUA ENERGIA DE
LIGAÇÃO (E Lig).

O QUÊ OCORRE?
O FÓTON INCIDENTE
POSSUINDO ENERGIA
IGUAL OU MAIOR QUE A
DE LIGAÇÃO DO ELÉTRON
INCIDE EM UM ELÉTRON,
TRANSFERINDO SUA
ENERGIA AO MESMO.

NOTE QUE A ENERGIA CINÉTICA DO ELÉTRON SERÁ IGUAL À DIFERENÇA DA ENERGIA
DO FÓTON INCIDENTE MENOS A DE LIGAÇÃO DESTE ELÉTRON.
EC
EI
EI= E Lig + EC

OBSERVE QUE NESTE TIPO DE INTERAÇÃO OCORRE UMA ABSORÇÃO COMPLETA DO
FÓTON, ESTE FÓTON NÃO É ESPALHADO.
APÓS A EJEÇÃO DO FOTO
ELÉTRON, O ÁTOMO
APRESENTARÁ UMA
VACÂNCIA.

O ELÉTRON DE UMA
CAMADA VIZINHA
PREENCHE ESTA
VACÂNCIA EMITINDO UM
FÓTON NA FORMA DE
RADIAÇÃO
CARACTERÍSTICA (DE
ACORDO COM A ENERGIA
DO NÍVEL QUE ELE ESTÁ)
ESTE FÓTON É DENOMINADO DE
RADIAÇÃO SECUNDÁRIA

A RADIAÇÃO SECUNDÁRIA É UMA RADIAÇÃO
“INDESEJADA”, POIS: AUMENTA A DOSE DOS TECIDOS
DO PACIENTE, NÃO CONTRIBUI PARA A FORMAÇÃO DA
IMAGEM RADIOGRÁFICA E AINDA É CAPAZ DE ALTERAR
DE FORMA INDESEJADA A IMAGEM OBTIDA, POIS
AUMENTA O GRAU DE ESCURECIMENTO DA MESMA
(VELAMENTO!).
RADIAÇÃO SECUNDÁRIA

OBSERVE QUE NESTE TIPO DE INTERAÇÃO OCORRE UMA ABSORÇÃO COMPLETA DO
FÓTON, ESTE FÓTON NÃO É ESPALHADO.
ESTE FÓTON
ALTERNATIVAMENTE
PODERÁ TRANSFERIR SUA
ENERGIA A OUTRO
ELÉTRON DE UMA CAMADA
MAIS EXTERNA E COM
MENOR E Lig.
ESTE ELÉTRON É ENTÃO
EJETADO E DENOMINADO
DE ELÉTRON AUGER

ESTA INTERAÇÃO PÓS EFEITO
FOTOELÉTRICO FOI ESTUDADA PELO
FÍSICO FRANCÊS PIERRE AUGER (1899 -
1993) ,
POR ISSO, O NOME DOS ELÉTRONS
AUGER.

APÓS A EJEÇÃO DE UM
ELÉTRON AUGER, HAVERÁ
NOVA FORMAÇÃO DE
VACÂNCIA NO ÁTOMO,
QUE DEVERÁ SER
PREENCHIDA E
DESENCADEARÁ NOVAS
INTERAÇÕES.
OS EVENTOS AUGER TÊM
IMPORTÂNCIA NA
RADIOLOGIA, POIS SÃO
RESPONSÁVEIS PELO
AUMENTO DAS DOSES
TECIDUAIS.

• Predomina em baixas energias;
• Também predomina em elementos de elevado
número atômico Z;
• Como exemplo, para o Chumbo este efeito
predomina para energias menores que 0,6
MeV (600 KeV) enquanto para o Alumínio a
faixa de energia predominante é de 0,06 MeV
(60 KeV).
2) CARACTERÍSTICAS DO EFEITO FOTOELÉTRICO

55
Ef
E
Efeito fotoelétrico
Ef > E
• A energia do fóton é apenas maior que a energia de ligação do elétron;
• O elétron adquire (absorve) a energia do fóton;
• Com o excesso de energia, o elétron se desprende do átomo;
• O fóton desaparece.

3) EFEITO COMPTON- ESPALHAMENTO COMPTON OU ESPALHAMENTO
INCOERENTE
DESCOBERTO
EM 1923, POR
ARTHUR
COMPTON

INCOERENTE
O QUÊ OCORRE?
UM FÓTON
INCIDENTE, REAGE
COM UM ELÉTRON
MAIS EXTERNO DO
ÁTOMO,
EXPULSANDO-O DA
ELETROSFERA E
IONIZANDO ESTE
ÁTOMO.

INCOERENTE
OBSERVE QUE NESTE
CASO HOUVE UM
ESPALHAMENTO E
NÃO UMA ABSORÇÃO
COMO NO
FOTOELÉTRICO, POI
S O FÓTON
INCIDENTE
CONTINUOU A SE
PROPAGAR!

INCOERENTE
OS FÓTON ESPALHADOS PELO
EFEITO COMPTON PODERÃO
ADQUIRIR DIFERENTES ÂNGULOS
DE TRAJETÓRIA EM RELAÇÃO À
INCIDENTE. HÁ CASOS EM QUE O
FÓTON ADQUIRIRÁ UM ÂNGULO
NOVO DE PROPAGAÇÃO DE 180º.
OU SEJA, RETORNARÁ EM
DIREÇÃO à FONTE. ESTA
RADIAÇÃO É CHAMADA
RETROESPALHADA, QUE PODE
SER PREJUDICIAL À IMAGEM...
DAÍ A EXISTÊNCIA DA GRADES
ANTIDIFUSORAS EM
RADIOGRAFIAS, CAPAZES DE
ELIMINAR ESTAS RADIAÇÕES,
QUE ATINGIRIAM O FILME.

• O fóton incidente sempre é espalhado;
• Predomina numa faixa de energia maior
comparada à do Efeito Fotoelétrico;
• Embora o fóton, em cada interação deste tipo,
seja espalhado, também é responsável pela
absorção da radiação incidente se levarmos
em conta que os fótons vão perdendo energia
nesta interação até serem completamente
absorvidos ao atravessarem o paciente.
INCOERENTE

61
Ef
E
Espalhamento Compton
Ef >> E
λ1
λ2 > λ1
• A energia do fóton é muito maior que a energia de ligação do
elétron;
• Portanto, é como se o elétron estivesse “livre”;
• Ocorre colisão inelástica;
• O elétron adquire energia, o fóton perde energia.

4) PRODUÇÃO DE PARES
ESTE TIPO DE INTERAÇÃO OCORRE APENAS COM RADIAÇÕES DE ALTO NÍVEL DE
ENERGIA (ACIMA DE 1,022 MeV!).
O QUE, COMO JÁ SABEMOS, ESTÁ FORA DOS NÍVEIS DE RAIOS X DIAGNÓSTICO.
OCORRE APENAS NA RADIOTERAPIA E RADIOGRAFIA INDUSTRIAL.

O QUÊ OCORRE?
UM FÓTON DE
ALTÍSSIMA ENERGIA
E BAIXO
COMPRIMENTO DE
ONDA, CONSEGUE
“ESCAPAR” DE
INTERAGIR COM OS
ELÉTRONS DA
ELETROSFERA E SE
APROXIMA DO
NÚCLEO ATÔMICO.
ONDE SOFRE ENORME
INFLUÊNCIA DO
CAMPO ELÉTRICO AÍ
EXISTENTE.

64
Ef
Produção de Par elétron-pósitron
Ef > mec2 (512keV)
•A energia do fóton é suficiente para “materializar” um elétron e um
pósitron;
• O núcleo do átomo adquire momento de recuo;
• O fóton desaparece (aniquilação).

5) FOTODESINTEGRAÇÃO
ESTA INTERAÇÃO TAMBÉM ENVOLVE FÓTONS COM ALTÍSSIMAS ENERGIA (ACIMA
DE 10 MeV!!), NÃO OCORRENDO TAMBÉM NA FAIXA DE RAIOS X DIAGNÓSTICO
, MAS QUE É BEM FREQÜENTE NO CASO DE RADIOTERAPIA.
O QUÊ OCORRE?
O FÓTON DE ALTÍSSIMA
ENERGIA É
COMPLETAMENTE
ABSORVIDO PELO
NÚCLEO.

5) FOTODESINTEGRAÇÃO
O QUÊ OCORRE?
O NÚCLEO É ENTÃO
ELEVADO A UM ALTO
NÍVEL DE
ENERGIA, EMITINDO, IN
STANTANEAMENTE UM
FRAGMENTO-
O NÚCLEON

PROBABILIDADES DE INTERAÇÕES
OBSERVE NESTE GRÁFICO QUE PARA BAIXOS VALORES
ENERGÉTICO, HÁ PREDOMINÂNCIA DE EFEITO
FOTOELÉTRICO EM QUALQUER QUE SEJA O ÁTOMO.

PROBABILIDADES DE INTERAÇÕES
Á MEDIDA QUE A ENERGIA VAI CRESCENDO, A PROBABILIDADE DE
OCORRÊNCIA DO EFEITO COMPTON TAMBÉM CRESCE, ATINGINDO UM VALOR
MÁXIMO EM 2 MeV, ONDE PRATICAMENTE TODAS AS INTERAÇÕES SÃO
COMPTON.

PROBABILIDADES DE INTERAÇÕES--------------------------
ACIMA DE 5 MeV, À MEDIDA QUE A ENERGIA CRESCE E O
TAMANHO DO ÁTOMO DECRESCE (MENOR Z) A PRODUÇÃO DE
PARES É O FENÔMENO PREDOMINANTE.

INTERAÇÃO DAS PARTÍCULAS RADIOATIVAS
A INTERAÇÃO DA RADIOATIVIDADE, ATRAVÉS DE PARTÍCULAS DIFERE-SE DAQUELA
EXPOSTA ANTERIORMENTE PARA OS FÓTONS.
PRIMEIRAMENTE PORQUE SÃO RADIAÇÕES DOTADAS DE MASSA, O QUÊ NÃO
OCORRE NAS RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS.
SEGUNDO, PELO GRAU DE ENERGIA QUE ESTAS PARTÍCULAS SÃO DOTADAS.
SENDO QUE OS RX DIAGNÓSTICOS POSSUEM ENERGIA BEM INFERIOR AO DAS
PARTÍCULAS α E β.

PAPEL LÂMINA
METAL
CHUMBO
DEVEMOS TAMBÉM NOS LEMBRAR QUE APESAR DE
ENERGÉTICAS, POSSUEM O PODER DE
PENETRAÇÃO MENOR QUE ALGUMAS RADIAÇÕES
ELETROMAGNÉTICAS, COMO A GAMA (γ).
α
γ
β

PARTÍCULAS α
AS PARTÍCULAS α SÃO PARTÍCULAS
PRODUZIDAS EM NÚCLEOS INSTÁVEIS
DOTADAS DE CARGA ELÉTRICA +2, POSSUINDO
ENERGIA VARIANDO EM TORNO DE 4 A 7 MeV!
POR ESTA ALTÍSSIMA ENERGIA, POSSUEM ELEVADO
PODER DE IONIZAÇÃO: SÃO CAPAZES DE IONIZAR ATÉ
40. 000 ÁTOMOS AO ATRAVESSAREM 1 cm DE AR!!

PARTÍCULAS α
ESTA ALTÍSSIMA IONIZAÇÃO SE DÁ PORQUE POR SUA
CARGA ATRAI GRANDE NÚMERO DE ELÉTRONS DO MEIO,
QUE DEIXAM SEUS ÁTOMOS IONIZADOS, MAS QUE NÃO
ENCONTRAM A PARTÍCULA DEVIDO A ALTA VELOCIDADE
DA MESMA.
-
- -
--

PARTÍCULAS α
POR POSSUÍREM PENETRAÇÃO POUCA EM TECIDOS (CERCA
DE APENAS 0,1mm PODERÃO SER BARRADAS POR UMA
SIMPLES FOLHA DE PAPEL.
PORÉM, DEVIDO A SEU ALTÍSSIMO PODER DE IONIZAÇÃO,
PODEM LEVAR A DANOS GRAVES NOS TECIDOS, COMO POR
EXEMPLO UM ELEVADO GRAU DE CâNCER DE PELE, ATÉ
MAIOR QUE O RISCO DE SER CAUSADO POR RX E GAMA!

ALÉM DISSO , ELEMENTOS RADIOATIVOS EMISSORES DE
PARTÍCULAS α TAMBÉM EMITEM , POR SUA
INSTABILIDADE, RADIAÇÕES GAMA E RX, DESTA FORMA,
UM FOLHA DE PAPEL NOS PROTEGERIA DA α, MAS NÃO
DAS OUTRA QUE A ATRAVESSARIAM FACILMENTE...
PARTÍCULAS α
PAPEL LÂMINA
METAL
CHUMBO
α
γ
β

PARTÍCULAS β
β
PARTÍCULAS β PODERÃO APRESENTAR CARGAS + OU - .
PODEM SER CONSIDERADAS COMO ELÉTRONS EM
MOVIMENTO, DESTA FORMA ATUARÃO DA MESMA
MANEIRA EM UM ÁTOMO COMO UM FEIXE DE ELÉTRON:
FORMANDO RADIAÇÃO CARACTERÍSTICA E
BREMSSTRAHLUNG (FRENAGEM)

Energia de ligação de materiais
relevantes para a radiologia

Exercicio
Uma radiação X de 70 KeV interage por efeito
fotoelétrico com um átomo da camada K de
carbono e um átomo de bário. Qual a energia
cinética de cada fotoelétron?

Bibliografia
1. Bases Físicas e Tecnológicas Aplicadas aos Raios X,
Renato Dimenstein e Thomaz Ghilardi Netto, Ed.
SENAC.
2. Radiações ionizantes para médicos, físicos e
leigos, Antônio Renato Biral, Ed. Insular.
3. Radioproteção e Dosimetria – Fundamentos, Luiz
Tauhata, Ivan P. A. Salati, Renato Di Prinzio e
Antonieta R. Di Prinzio, Instituto de Radioproteção
e Dosimetria, IRD – CNEN. Disponível para
download na internet.

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