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PROFESSOR: Magno Cavalheiro Faria www.imagemradiologica.webnod e.com PORQUE IMAGEM É TUDO! Física Radiológica

AULA DE FÍSICA DAS RADIAÇÕES

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Conteúdo: História dos raios X e da radioatividade; química, ampola de raios X, Kv, mAs, efeito anódico, produção de raios X, interação da radiação com a matéria.

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  • 1. PROFESSOR: Magno Cavalheiro Faria PORQUE IMAGEM TUDO!

2. TOMO-NCLEO e ELTRONS P+ P+ P+ P+ P+ P+ - - - - - - - - - - - - - - - - - N N N N N 3. Energia Cintica - Energia potencial do eltron que est diretamente proporcional ao seu grau de excitao. Eltrons orbitais - Possuem mais energia cintica, quanto mais externo for o orbital por ele ocupado, ou seja, cresce da mais interna (k) para a mais Externa (L). Raios X - Produzido nas interaes nas camadas K e L dos orbitais. Demais camadas - Produz calor e luz. O ncleo do tomo formado de 2 componentes bsico: Os prtons, que portam carga eltrica positiva, e os nutrons, que no contm carga eltrica, sendo portanto neutros. Nutrons e prtons so chamados conjuntamente de Nuclolos. O nmero de massa (A) equivalente soma do nmero de prtons (P) e nutrons (n). O tomo pode perder eltrons, carregando-se positivamente, chamado de on positivo (ction). Ao receber eltrons, o tomo se toma negativo, sendo chamado on negativo (nion). O deslocamento dos eltrons provoca uma corrente eltrica, que d origem a todos os fenmenos relacionados eletricidade e ao magnetismo. 4. O tomo 5. CONCEITOS FUNDAMENTAIS RELATIVOS AOS TOMOS Nmero Atmico ( Z ): o numero de Prtons existentes no ncleo de um tomo. Z = P; - Num tomo normal o Nmero de Prtons igual ao de eltrons. Z = P = E; Nmero de Massa ( A ): a soma do nmero de prtons ( Z ) e de nutrons ( N ) existentes num tomo. A = Z + N. 6. P+ P+ P+ P+ P+ P+ 7. P+ P+ P+ P+ P+ P+ N N N N N N 8. CAMADAS ELETRNICAS Mais energia 9. n=1 K - Suporta 2 eltrons n=2 L - Suporta 8 eltrons n=3 M - Suporta 18 eltrons n=4 N - Suporta 32 eltrons n=5 O - Suporta 32 eltrons n=6 P - Suporta 18 eltrons n=7 Q - Suporta 2 eltrons (ultima camada, denominada camada de Valncia) 10. O tomo 11. P+ ENERGIA DE LIGAO PARA FORMAO DE RX W Energia de ligao camada (k): 69,5 Kev 12. P+ C ENERGIA DE LIGAO PARA DANOS BIOLGICOS Energia de ligao camada (k): 0,28 Kev 13. ELEMENTO QUMICO XZ A C - + N 14. ISTOPOS, ISBAROS E ISTONOS Istopo (Radioistopo) mesmo n de prtons e diferente n de nutrons. Ex: Iodo 123 125 131 I I I 53 70 53 72 53 78 Isbaro mesma massa atmica Istono mesmo n de nutrons 15. HISTORIA DA RADIOLOGIA 16. HISTORIA DA RADIOLOGIA Wilhelm Conrad Rontgen (1845- 1923), em 8 de novembro de 1895 no seu laboratrio em Wurzburg, trabalhando com os raios catdicos deu incio a descoberta dos Raios X 17. Breve Histrico Em 1895, Wilhem Rntgen descobriu os raios-X, que eram teis mas misteriosos. 18. No fim da tarde de 8 de novembro de 1895, quando todos haviam encerrado a jornada de trabalho, o fsico alemo Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) continuava no seu pequeno laboratrio, sob os olhares atentos do seu servente. Enquanto Roentgen, naquela sala escura, se ocupava com a observao da conduo de eletricidade atravs de um tubo de Crookes, o servente, em alto estado de excitao, chamou-lhe a ateno: "Professor, olhe a tela!". 19. A descoberta dos raios-x 8 de novembro 1895, o fsico alemo Wilhelm C. Rontgen Estudava a condutividade dos gases 20. HISTORIA DA RADIOLOGIA 21. HISTORIA DA RADIOLOGIA 22. Breve Histrico A descoberta da radioatividade ocorreu, casualmente, por Henri Becquerel, em 1896, ao estudar as impresses feitas em papel fotogrfico por sais de urnio, quando eram expostos luz solar. 23. HISTORIA DA RADIOLOGIA Antoine Henri Becquerel 1852-1908 24. MARIE CURIE & PIERRE CURIE Marie 1867-1934 Pierre 1859-1906 25. HISTORIA DA RADIOLOGIA Pierre 1859-1906 Marie 1867-1934 26. Breve Histrico Os estudos do casal Pierre e Marie Curie, aps a descoberta de Becquerel, levaram descoberta do polnio e do rdio, sendo este muito mais ativo que o urnio. 27. RADIOATIVIDADE a capacidade que alguns elementos fisicamente instveis possuem de emitir energia sob forma de partculas ou radiao eletromagntica. 28. Breve Histrico Entre 1898 e 1900, Ernest Rutherford e Paul Villard descobriram que a emisso radioativa pode ser de 3 tipos. 29. DESCOBERTA DAS PARTCULAS Minrio: Pechblenda da Bomia (era composta por Urnio, Bismuto, Brio e Chumbo e Polnio e rdio). 30. Radiao Carga Poder de penetrao Poder de ionizao alfa +2 baixo alto beta -1 moderado moderado gama nula alto (superior a 15cm no ao) quase nulo 31. Fontes radioativas Papel Alumnio Chumbo Concreto Barrando a radiao Arte W.A.S n 32. -Alfa () uma partcula positiva e tm o maior comprimento de onda em relao s outras. Podendo assim ser freada por uma simples folha de papel. As partculas alfa apresentam grande poder de ionizao nos materiais, por isso, podem provocar srios danos aos tecidos dos organismos vivos. No entanto, seu poder de penetrao na matria inferior aos outros tipos de radiao, ou seja, muito ionizante, porm pouco penetrante. 33. -Beta () uma partcula negativa que possui um comprimento de ondas intermedirio. A partcula beta, por apresentar carga eltrica, ser desviada por campos eltricos e magnticos. Este tipo de radiao em comparao com a radiao alfa mais penetrante na matria, porm menos ionizantes. Obs. A partcula () e () so consideradas radiaes corpusculares. 34. -Gama () So partculas eletromagnticas que possui o menor comprimento de ondas entre elas e em relao aos raios-X a mais penetrante. Produzidas pela liberao do excesso de energia por um ncleo instvel ou por processos subatmicos como a aniquilaes de um par psitron-eltron. A radiao gama muito utilizada nos exames da medicina nuclear, na irradiao de alimentos, na esterilizao de equipamentos mdicos e no controle de qualidade de produtos industriais. 35. - transmitida por meio de ondas eletromagnticas. -Ondas so perturbaes que propagam energia podem ser mecnicas ou eletromagnticas. -VER PHeT FSICA ANIMAES 36. A Radiao Eletromagntica classificada de acordo com a frequncia da onda, que em ordem decrescente da durao da onda so: Ondas de rdios, Micro-ondas, Radiao Infravermelha, Luz visvel, Radiao Ultravioleta, Raios-X Radiao Gama. 37. O comprimento de onda ( ) : a distncia entre cristas (ou cavados) sucessivos; a freqncia de onda ( ) o nmero de ondas completas (1 ciclo) que passa por um dado ponto por unidade de tempo (s). A relao entre , e a velocidade C : c = 38. Comprimento de onda e poder de penetrao so inversamente proporcionais. Quanto maior o comprimento de onda, menor o poder de penetrao. Quanto menor o comprimento de onda, maior o poder de penetrao. Comprimento de onda e frequncia tambm so so inversamente proporcionais, bem como poder de penetrao e poder de ionizao. 39. Comprimento de onda Frequncia F KV < KV > 40. A ampola de raios-x produz radiao ionizante, muito danosa aos seres humanos, tecidos e rgo seja que qualquer espcie, portanto onde se produz toda essa energia capaz de ionizar uma matria, deve ficar isolado e focalizado para a regio ou estrutura de real interesse. Blindagem Janela 41. As ampolas de raios-x so feitas de vidro pyres ou de metal. Uma ampola de raios-x pode chegar a temperatura de 3410C, portanto precisa-se de um materal que suporte alta temperatura. 42. A ampola de raios-x mede de 30 a 50cm de comprimento e 20cm de dimetro, podendo seu tamanho variar de tamanho dependo do fabricante e do tipo de tecnologia que a ampola utiliza. O tempo em que esta ampola foi fabricada tambm ir determinar o seu tamanho. 43. - RAIOS X + EFEITO JOULE - EFEITO EDISON - DDP - GERAO DE RAIOS X 44. + PRODUO DE FTONS DE RAIO X NO ANODO RAIOS X Frenamento Caractersticos 45. SISTEMA EMISSOR DE RAIO X INTRODUO: - Denominado tambm cabeote; - Constitudo por ampola e cpula; - A ampola e constituda por um vidro pirex, resistente ao calor, lacrado, e com vcuo em seu interior, onde encontramos o catodo e o anado. 46. SISTEMA EMISSOR DE RAIO X CATODO: - o responsvel pela liberao dos eltrons; - constitudo por um ou dois filamentos de tungstnio ( sendo o maior relacionado ao foco grosso e o menor, ao foco fino ); - Se localiza no interior de um corpo raso denominado coletor eletrnico; 47. CATODO 48. CATODO 49. LOCALIZAO DO CATODO 50. CATODO 51. 58 Tubo de raios-X Capa Focalizadora: 52. 59 Tubo de raios-X Capa Focalizadora ou Cilindro de Welmelt: - Feita de Nquel; - Funo: manter o feixe de eltrons focalizado no alvo; - Carregada negativamente. 53. 60 Tubo de raios-X Filamento - 1 a 2 cm de comprimento; - Funo: emitir eltrons pelo efeito termoinico; - Material: Tungstnio (W) - alto ponto de fuso (3422 0 C) - Durabilidade - Com 1 - 2 % de Trio Foco Fino Menor (menos eltrons) Foco Grosso maior (mais eltrons) 54. CAPA FOCALIZADORA 55. Anodo o eletrodo positivo. Constitudo por um material eletricamente apropriado, em geral o tungstnio; O tungstnio eficiente na emisso de raios x devido ao seu elevado n atmico; O ponto de fuso do tungstnio 3380 C; Acoplado ao cobre, de mesma condutividade trmica, obtendo uma rpida dissipao de calor. 56. anodo O anodo pode ser fixo ou giratrio, e esta classificao est diretamente relacionada com a mobilidade e potncia do equipamento. Aparelhos mais potentes e fixos, geralmente so constitudos de tubos com anodos giratrios, salvo em alguns casos. 57. Devido ao movimento do anodo giratrio, o calor gerado no interior do tubo tende a se dissipar melhor, por isso ele mais utilizado em equipamentos com maior potncia; Este movimento giratrio faz tambm com que o desgaste do anodo seja menor, evitando o problema conhecido como Efeito lgrima; No anodo existe um ponto de impacto chamado de ponto focal ou alvo. No anodo giratrio, esta se encontra na pista focal; O componente que recebe induo magntica e gira o anodo o rotor. anodo 58. anodo 59. 66 ANODO Funo: a) Receber os eltrons emitidos pelo ctodo; b) Condutor eltrico; c) Suporte mecnico; d) Condutor trmico. Alvo: rea do anodo na qual os eltrons se chocam. Principal diferena entre os dois tipos de anodos (rea) 60. SISTEMA EMISSOR DE RAIO X ANODO: - uma placa metlica de tungstnio ou molibdnio nos mamgrafos; - Possui uma angulao com o eixo do tubo; - Capaz de suportar altas temperaturas, ponto de fuso de aproximadamente 3410 C. 61. SISTEMA EMISSOR DE RAIO X ANODO: Os pr - requisitos para o anodo so. - Alto ponto de fuso; - Alta taxa de dissipao de calor; - Alto nmero atmico: A eficincia na produo do Raio x e diretamente proporcional ao nmero de atmico dos tomos do alvo. 62. SISTEMA EMISSOR DE RAIO X ANODO: Tipos de Anodo ( fixo e giratrio ) ANODO FIXO - Em geral possui corpo de cobre e tungstnio; - Com o ponto de impacto dos eltrons chamado ponto focal. 63. SISTEMA EMISSOR DE RAIO X ANODO GIRATRIO - Possui um dimetro de 70 a 200 mm; - Fixo a um eixo de cobre ou molibdnio ou cobre; - O ponto de impacto dos eltrons chamado de ponto focal. 64. ANADO FIXO 65. 72 Conforme diminui o ngulo do alvo, diminui tambm o ponto focal efetivo. A melhor qualidade radiogrfica em funo do efeito andico. Anodo 66. PONTO FOCAL 67. Rotor O rotor recebe induo magntica e gira o anodo a uma frequncia aproximada de 3400 at 10.000rpm, podendo variar de acordo com a marca e o modelo. 68. CLCULO DO KV FRMULA: kV = 2 x E + K Onde: E = Espessura do paciente, medida com um aparelho chamado espessmetro. K = Constante do equipamento de RX que pode ser encontrada no manual do equipamento. KV = Poder de penetrao na matria. Energia do feixe de radiao. 69. CLCULO DO mAs FRMULA: mAs = mA x t Ex: mAs = 200 (mA) x 0,2 (tempo em segundos) mAs = 40 Onde: mA = miliamperagem ; t = tempo de exposio ; mAs = determina numero de eltrons que atingem o anodo. 70. Seleo do Feixe de Raios X mA 71. mA / Objeto densidades iguais e espessuras diferentes 72. FORMAO DOS RAIO X 73. FORMAO DOS RAIO X Os Raio x tem origem no choque de eltrons acelerados, produzidos no catodo (polo - ), contra o alvo, anodo (polo +) em um local chamado ponto ou pista focal; Produzindo 1% de radiao x e 99% de calor; A penas 10% de toda radiao produzida utilizada para o radiodiagnstico. O filamento do catodo aquecido a uma temperatura de aproximadamente 2000 C; 74. + PRODUO DE FTONS DE RAIO X NO ANODO RAIOS X Frenamento Caractersticos 75. Fsica da Radiao PRODUO DA RADIAO DE FRENAMENTO NO ANODO 76. Fsica da Radiao PRODUO DA RADIAO DE FRENAMENTO NO ANODO 77. RADIAO DE FRENAMENTO (BREMSSTRAHLUNG) 78. RADIAO CARACTERSTICA Este tipo de Radiao menos freqente na formao do raios x; Resulta na coliso do eltron incidente e um eltron orbital do tomo do material do alvo; O eltron orbital ejetado de sua rbita, deixando um buraco em seu lugar; 79. Fsica da Radiao PRODUO DA RADIAO CARACTERSTICA NO ANODO 80. RADIAO CARACTERSTICA 81. + Lado do anodo Menor quantidade de ftons (menor energia penetrante) Lado do catodo Maior quantidade de ftons (mais energia penetrante) Fsica da Radiao EFEITO ANDIO 100% 80%120% 82. Fsica da Radiao EFEITO ANDIO NO EXAME RADIOGRFICO Catodo (-) Anodo(+) Menor quantidade de ftons Maior quantidade de ftons EXAME DA COLUNA DORSAL 83. Fsica da Radiao EFEITO ANDIO NO EXAME RADIOGRFICO Regio do pescoo MENOR ESPESSURA Posicionada no lado catdico Regio do abdome MAIOR ESPESSURA Posicionada do lado andico Regio do pescoo MENOR ESPESSURA Posicionada no lado andico Regio do pescoo MENOR ESPESSURA Posicionada no lado catdico Exame A Exame B 84. Catodo (-) Anodo (+) Menor quantidade de ftons Maior quantidade de ftons EXAME DA PERNA Fsica da Radiao EFEITO ANDIO NO EXAME RADIOGRFICO 85. INTERAO DO FEIXE DE RAIO X 86. ATENUAO DO FEIXE DE RAIO X FATORES QUE AFETAM A ATENUAO DO RAIO X 1. Espessura: Quanto mais espesso for o objeto irradiado, maior ser a atenuao do feixe de radiao; 2. Densidade: Quanto mais denso for o objeto irradiado, maior ser a atenuao do feixe de radiao; 3. Nmero Atmico: Quanto maior for o nmero atmico (Z) do objeto irradiado, maior ser a atenuao do feixe de radiao. 87. Efeito Compton 88. Efeito Compton 89. ATENUAO DO FEIXE DE RAIO X EFEITO COMPTON 90. Efeito Fotoeltrico 91. Efeito Fotoeltrico 92. Efeito Fotoeltrico EFEITO FOTOELTRICO