Interação da Radiação com a Matéria II

1. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
INTERAÇÕES DAS RADIAÇÕES
COM A MATÉRIA
Professora Ariane Penna
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2. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIAINTERAÇÕES 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.
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3. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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
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4. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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.
INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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5. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
EXCITAÇÃO & IONIZAÇÃO _________________________________
POR ESTAR MAIS ENERGÉTICO, APÓS ESTA ABSORÇÃO, O ÁTOMO
TORNA-SE MAIS REATIVO, MAIS PROPENSO A REAÇÕES. DIZEMOS
QUE OCORREU UMA EXCITAÇÃO.
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6. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
EXCITAÇÃO & IONIZAÇÃO _________________________________
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.
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7. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
EXCITAÇÃO & IONIZAÇÃO _________________________________
-
ESTES ÍONS ATUAM NOS ORGANISMOS VIVOS COMO OS
CHAMADOS “RADICAIS LIVRES”, PODENDO LEVAR À
FORMAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS DE DIFERENTES AÇÕES NOS
TECIDOS
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8. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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:
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9. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
+
-
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
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10. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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
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11. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
MeV

KeV
eV
1
1 00 0
1 0 0 0 00 0
DESTA FORMA:
1MeV= 1000 000 eV = 10 eV
1KeV= 1 000 eV = 10 eV
6
3
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12. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
SABEMOS QUE UM FEIXE DE RAIOS X É UM FEIXE
HETEROGÊNEO, POSSUINDO FÓTONS DE DIVERSOS
COMPRIMENTOS DE ONDAS ( λ), AS ENERGIA POR
CONSEQÜÊNCIA 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.
150 KeV
20 KeV
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13. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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
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14. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
SEREM ATENUADAS, ONDE HÁ UMA INTERAÇÃO DESTAS
COM A MATÉRIA, OCASIONANDO ALTERAÇÕES EM SUA
ENERGIA E/OU TRAJETÓRIA, ALÉM DE OUTROS PROCESSOS.
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15. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
ATENUAÇÃO :CADA VEZ QUE UM FEIXE DE RADIAÇÃO
ATRAVESSA UMA SUBSTÂNCIA, ESTE FEIXE SOFRERÁ UM CERTO
GRAU DE ATENUAÇÃO QUE DIMINUIRÁ SUA INTENSIDADE
INICIAL
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16. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
CADA MATERIAL TERÁ A CAPACIDADE DE ABSORVER OS FÓTONS DE
DIFERENTES INTENSIDADES. ESTA ABSORÇÃO SEGUE À SEGUINTE
EQUAÇÃO, CONSIDERANDO A FIGURA ACIMA.
I0
I0e
-
X
X
IX
IX=
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17. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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
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18. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
e
X
I0IX =
1
e
-X
I0IX =
NOTE QUE QUANTO MAIOR FOR:
1)INTENSIDADE INCIDENTE (I 0)
MAIOR SERÁ IX, OU SEJA HAVERÁ MUITA RADIAÇÃO
CAPAZ DE PASSAR ATRAVÉS DO MATERIAL!
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19. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
e
X
I0IX =
1
e
-X
I0IX =
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!
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20. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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!
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21. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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.
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22. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
ATENUAÇÃO : ”CAMADA SEMI-REDUTORA”-
MENOR O VALOR DA CSR, MAIS “EFICIENTE” SERÁ O
MATERIAL EM ABSORVER A ENERGIA DO FEIXE DE RADIAÇÃO.
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
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23. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
ATENUAÇÃO : ”CAMADA SEMI-REDUTORA”-
MENOR O VALOR DA CSR, MAIS “EFICIENTE” SERÁ O
MATERIAL EM ABSORVER A ENERGIA DO FEIXE DE RADIAÇÃO.
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.
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24. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
CAMADA SEMI-REDUTORA
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70
Espessura de Material (em cm)
Intensidade do feixe de radiação
50%
25%
12,5%
1 CSR2 CSR3 CSR CSR = 15 CM
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25. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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
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26. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
NAS ATENUAÇÕES, EM QUE O FÓTON INCIDENTE
CEDE TODA SUA ENERGIA NO MEIO ABSORVENTE,
DIZEMOS QUE A RADIAÇÃO HOUVE UMA
“ABSORÇÃO”.
NESTE CASO O FÓTON INCIDENTE CEDE
TODA SUA ENERGIA NO MEIO ABSORVENTE, E
ENTÃO NÃO HÁ TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO
ATRAVÉS DESTE MEIO.
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27. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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.
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28. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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
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29. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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 NESTA ÁREA=
REGIÃO RADIOPACA
(OPACA À RADIAÇÃO)
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30. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
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)
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31. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
HÁ OPOSIÇÃO DAS ÁREAS RADIOLÚCIDAS E RADIOPACAS
NA IMAGEM RADIOGRÁFICA, O QUE PERMITE A
INTERPRETAÇÃO DAS REGIÕES ANATÔMICAS E SEU
ESTUDO.
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32. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
RADIOPACAS
CORPOS ESPESSOS, DE ALTA DENSIDADE FÍSICA
CLAROS NA IMAGEM
RADIOLÚCIDAS
CORPOS FINOS, DE BAIXA DENSIDADE FÍSICA
ESCUROS NA IMAGEM
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33. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
RADIOPACAS = ATENUAM BASTANTE AS RADIAÇÕES
INCIDENTES, POR SUAS ALTAS DENSIDADE E/OU
ESPESSURAS.
EX: OSSOS, ESMALTE DOS DENTES,
IMAGENS CLARAS (O FILME NÃO FOI
SENSIBILIZADO!)
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34. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
RADIOLÚCIDAS = NÃO ATENUAM AS RADIAÇÕES
INCIDENTES, POR SUAS BAIXAS DENSIDADE E/OU
ESPESSURAS.
EX: PELE, GORDURA, AR
IMAGENS ESCURAS (O FILME FOI MUITO
SENSIBILIZADO!)
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35. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
EXEMPLO
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36. INTERAÇÕES DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
EXERCÍCIOS PROPOSTOS:
2)DEFINA:
TRANSMISSÃO DA RADIAÇÃO
ATENUAÇÃO DA RADIAÇÃO
2) DE QUAIS FATORES DEPENDERÁ O GRAU DE ATENUAÇÃO DE
DETERMINADA RADIAÇÃO QUE INCIDE EM UM CORPO?
3) 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
4) DA QUESTÃO ANTERIOR, QUAL DELAS SERÁ ESCURA E
QUAL SERÁ CLARA? POR QUE?
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