Raios X Jeferson Auto da Cruz DFN – Departamento de Física Nuclear

Descoberta W.C.Roentgen professor de Física da Universidade de Wurzburg na Alemanha descobriu o raio x em 5/12/1895 Wilhelm Conrad Roentgen Nasceu em 27 de março de 1845, em Lennep, Alemanha. Faleceu em 1923. Em 8 de novembro de 1895, Roentgen estava realizando experimentos com descargas elétricas em gases rarefeitos, quando descobriu os raios X. Em três semanas Roentgen investigou quase tudo que sabemos hoje sobre esta radiação, excetuando apenas o fenômeno da difração, que só foi descoberto por volta de 1912. Pela descoberta dos raios X, Roentgen ganhou o Prêmio Nobel de 1901. Foto recente do laboratório de Roentgen no Instituto de Física de Würzburg. Hoje, é um museu mas mostra, mais ou menos, como era seu local de trabalho quando Roentgen descobriu os raios-X. À direita, está a janela cuja cortinas ele fechou para melhor observar a fluorescência de seu detetor. O raio-X é uma onda eletromagnética, como a luz visível, as ondas de rádio, os raios infra-vermelhos, e os raios ultra-violetas. As ondas eletromagnéticas tem como características: a sua freqüência e o seu comprimento de onda, sendo estas duas características inversamente proporcionais, ou seja, quanto maior a freqüência menor o comprimento de onda

Produção de raio x Radiação de freamento ou “Bremsstrahlung”, Espectro contínuo de raios x produzidos em um tubo de W Radiação de freamento ou “Bremsstrahlung”, Uma pequena fração dos elétrons incidentes no alvo se aproxima dos núcleos dos átomos que constituem o alvo . Eles podem perder de uma só vez uma fração considerável de sua energia emitindo um fóton de raio x Tubo catódico de William Crookes

Produção de raio x Raios x característicos Da mesma forma que um fóton é emitido quando um elétron da camada mais externa de um átomo (elétron de valência ) decai de um nível de energia mais alto ( nível excitado ) para outro de energia mais baixo , um fóton de energia na faixa do raio x é emitido quando as transições do elétron envolvem camadas mais internas do átomo

Interação com a matéria O efeito Compton: neste caso o fóton aproxima-se do átomo, choca-se com um elétron orbitário pode ou não arrancá-lo da camada orbitária, dependendo da energia envolvida, mas o que é fundamental: não cede toda a sua energia e neste caso o fóton do raio-x é desviado de sua trajetória. Nesta nova trajetória ele pode interagir com outros átomos e sofrer de novo desvio de sua trajetória. No final, a trajetória deste fóton não é retilínea. Como a obtenção das imagens de raio-X depende da diferença de densidade entre as diversas estruturas, e do arranjo linear entre a fonte e o local de detecção (como a sombra de uma lâmpada), uma trajetória não retilínea resulta em um prejuízo na interpretação das diferenças de densidade e borramento do contorno (imagine que mais que uma lâmpada ilumine um objeto, de forma a produzir mais que um limite da sua sombra). O efeito fotoelétrico ocorre quando um fóton de raio-X choca-se com um elétron de um átomo e desloca-o de sua camada orbitária no átomo. Com a perda do elétron, o átomo fica ionizado. Nesta situação toda a energia do fóton de raio-X é utilizada para deslocar o elétron. Este efeito é muito acentuado nos materiais muito densos como, por exemplo, no chumbo e depende do número atômico do elemento (na verdade, é proporcional ao cubo desse número).

Imagens de radiografias

Atenuação de um feixe de radiação monocromática A Atenuação obedece a uma lei exponencial

Proteção radiológica ICRU (International Commission on Radiation Units ana Measurements) em Londres 1925 ICRP( International Commission on Radiological Protection) em Estocolmo em 1928

Proteção radiológica Exposição (X) 1928 - 1962 Dose absorvida (D) 1950 1C/Kg=3876R

Proteção radiológica Relação entre dose absorvida no ar e a exposição a raios X e gama

Proteção radiológica Equivalente de dose (H) 1962 (dose equivalent) Tipo de radiação Q Raios X , raios gama e elétrons 1 prótons 10 neutrons de energia desconhecida 20 Partículas alfa

Proteção radiológica Dose equivalente HT,R 1990 equivalent dose Tipos de radiação e intervalos de energia wR Fótons de todas as energias 1 Elétrons e múons de todas as energias Nêutros com energia <10 KeV 10-100KeV >100KeV a 2 MeV >2 MEV a 20 MeV >20 MeV 5 10 20 Prótons Particulas alfa , elementos de fissão , núcleos pesados

Proteção radiológica Dose equivalente total Dose Efetiva

Proteção radiológica Tecido ou órgão wT Gônadas 0,20 Fígado 0,05 Fatores de peso de tecido ou órgão Tecido ou órgão wT Gônadas 0,20 Fígado 0,05 Medula óssea 0,12 Esôfago Colo Tireóide Pulmão Pele 0,01 Estômago Superfície do osso Bexiga Restante Mama Soma total 1,00

Proteção radiológica Grandeza Limite de dose ocupacional Limite de dose para o público Dose efetiva 20 mSv/ano (média de 5 anos) 1mSv/ano Dose equivalente anual Cristalino do olho Pele Mãos e pés 150 mSv 500mSv 15 m Sv 50 m Sv -----------

Proteção radiológica Limites primários anuais de dose equivalente Trabalhador Indivíduo publico Dose euivalente efetiva 50mSv 1mSv Dose equivalente para o órgão ou tecido T 500mSv Dose equivalente para pele Dose equivalente para o cristalino 150mSv Dose equivalente para as extremidades ( mão , antebraços , pés e tornozelos)

Referências cfhr.epm.br/download/aulas/fisica/Limites_Doses.pdf Okuno Emico-Grandezas e unidades -2006(notas de aula) Okuno Emico-Raios X- 2006 (notas de aula) Röntgen , W. C. On a new kind of rays.Journal of Franklin Institute 141 , 183-191 (1896) CNEN NE-3.01.Diretrizes Básicas de Radioproteção.Rio de Janeiro : D.O.U. Ago 1998 121p.

FIM