Descoberta
• W.C.Roentgen professor de Física da Universidade de Wurzburg na Alemanha descobriu o raio x em 5/12/1895
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.
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.
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
Tubo catódico de William Crookes
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
minmaxmax)(
hc
hfEevelétronK dofóton
Espectro contínuo de raios x produzidos em um tubo de W
Produção de raio xRaios 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
KL
KL
KLfóton
EEc
h
EEhf
EEE
nqVE
dEVdqdt
dE
dt
dqV
dt
dEVi
dt
dEPot
k
k
k
k
k
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).
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).
Interação com a matéria
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
dm
dQX
2r
AtX
dm
dED
1C/Kg=3876R
Proteção radiológica
• Relação entre dose absorvida no ar e a exposição a raios X e gama
)(.00876,0)(
)/()/()(
RXGyD
KgCXCJWGyD
ar
arar
Proteção radiológica
• Equivalente de dose (H) 1962 (dose equivalent)
DQH DQH
Tipo de radiação Q
Raios X , raios gama e elétrons 1
prótons 10
neutrons de energia desconhecida 20
Partículas alfa 20
Proteção radiológica
• Dose equivalente HT,R 1990 equivalent dose
RTRRT DwH ,,
dl
dELET
Rw LETQ
Tipos de radiação e intervalos de energia wR
Fótons de todas as energias 1
Elétrons e múons de todas as energias 1
Nêutros com energia
<10 KeV
10-100KeV
>100KeV a 2 MeV
>2 MEV a 20 MeV
>20 MeV
5
10
20
10
5
Prótons 5
Particulas alfa , elementos de fissão , núcleos pesados 20
Proteção radiológica
Tecido ou órgão wT Tecido ou órgão wT
Gônadas 0,20 Fígado 0,05
Medula óssea 0,12 Esôfago 0,05
Colo 0,12 Tireóide 0,05
Pulmão 0,12 Pele 0,01
Estômago 0,12 Superfície do osso 0,01
Bexiga 0,05 Restante 0,05
Mama 0,05 Soma total 1,00
Fatores de peso de tecido ou órgão
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
500mSv
15 m Sv
50 m Sv
-----------
Proteção radiológica
Dose Equivalente Trabalhador Indivíduo publico
Dose euivalente efetiva 50mSv 1mSv
Dose equivalente para o órgão ou tecido T
500mSv 1mSv
Dose equivalente para pele 500mSv 50mSv
Dose equivalente para o cristalino 150mSv 50mSv
Dose equivalente para as extremidades ( mão , antebraços , pés e tornozelos)
500mSv 50mSv
Limites primários anuais de dose equivalente
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.
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