Interação da Radiação com a Matéria Flashcards
O fluxo de partículas é dado pela quantidade de partículas de um feixe que chega a uma certa área (ou que está presente numa certa área de feixe) por unidade de tempo. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Qual é outra forma de calcular o fluxo de partículas?
Multiplicando a velocidade relativa fonte-detetor com o número de partículas por cm^3.
A secção eficaz pode ser definida como a _______ efetiva dos _______.
área; alvos
O número de partículas incidentes por segundo é dado pelo produto do _________ pela área do ________.
fluxo; feixe
A secção eficaz depende das partículas que interagem (projétil e alvo), bem como da ________ disponível para a reação.
energia
Onde é que deve ser calculada a energia disponível para a reação?
No centro de massa (CM) da colisão.
Os detetores cobrem sempre na totalidade o ângulo sólido. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A lei exponencial da atenuação é deduzida a partir da atenuação de partículas em alvos finos. Verdadeiro ou Falso?
Falso. É a partir da sua atenuação em alvos espessos e parte da definição de número de centros difusores por cm^3.
A atenuação exponencial do feixe só é válida para feixes ‘______’; a secção eficaz depende da ________ e N (número de partículas) diz respeito apenas a partículas _________, não contabilizando os ___________ produzidos.
finos; energia; primárias; secundários
Defina livre percurso médio.
É a distância que, em média, é percorrida por uma partícula do feixe antes de interagir (fotões).
É a distância média percorrida pela partícula entre 2 interações (partículas massivas).
Quais são os processos relevantes de interação de partículas carregadas com a matéria? E os de altas energias?
Colisões inelásticas com eletrões atómicos e difusão elástica pelo núcleo.
Emissão de Radiação de Cherenkov e reações nucleares.
A radiação de Bremsstrahlung é relevante para eletrões de baixas energias. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Os eletrões e os positrões são partículas pesadas. Verdadeiro ou Falso?
Falso
As colisões suaves envolvem apenas ___________ atómica. Já as duras levam à __________ do átomo.
excitação; ionização
De uma colisão dura pode resultar um eletrão muito energético capaz de provocar ionizações __________: raios ______.
secundárias; delta
As colisões elásticas com os núcleos, em geral, têm como efeito uma __________ da ____________ da partícula, sendo a perda de energia _________ (devido à diferença de massas entre o alvo e o projétil). Para projéteis mais _________ (partículas alfa ou núcleos de átomos leves), a situação é diferente.
alteração; trajetória; mínima; pesados
Num choque inelástico, há conservação da energia cinética total. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Em qualquer colisão, há a conservação do momento linear, componente a componente. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Quando é que se pode afirmar que estamos perante uma partícula relativista?
Quando a energia associada ao seu movimento (energia cinética, T) é aproximadamente igual à energia associada à sua massa (mc^2).
Diz-se que há uma transferência máxima de energia numa colisão entre partículas não relativistas quando a velocidade do projétil se anula. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
No que toca a partículas relativistas, como partículas idênticas são indiscerníveis, o máximo de energia que se pode transferir é ____%.
50
Numa colisão com eletrões de partículas relativistas, embora a sua energia cinética inicial não seja ______, é muito pequena quando comparada com a energia da incidente. Contudo, para pequenas transferências de energia, temos de considerar o facto de a colisão ser __________. Uma parte da energia da partícula incidente serve para partir a ___________ do eletrão ao núcleo.
nula; inelástica; ligação
Defina poder de paragem.
É a energia média perdida por unidade de comprimento e traduz a capacidade do meio parar a partícula.
Para eletrões e positrões, a porção do poder de paragem calculada com base nas colisões com _________ atómicos é irrelevante (desprezável).
núcleos
Para protões (e outras partículas pesadas), a porção do poder de paragem calculada com base em processos radiativos como a radiação de Bremsstrahlung é irrelevante (desprezável). Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A fórmula de Bethe-Bloch é aplicada a partículas com massa semelhante à do eletrão. Verdadeiro ou Falso?
Falso. É aplicada a partículas pesadas.
Defina efeito da densidade delta.
- Importante para energias elevadas.
- É devido à polarização do meio criada pela partícula projétil (distorção da nuvem eletrónica) e que blinda a sua carga para eletrões de átomos que se encontram longe.
- Resulta numa diminuição do poder de paragem.
- Depende da densidade eletrónica.
Em que é que consiste a correção da camada C?
Para energias baixas da partícula projétil, os eletrões do meio já não podem ser considerados como parados.
Quais são as limitações da fórmula Bethe-Bloch?
Para pequenos valoresde energia, a fórmula sem correção de camada prevê um aumento do poder de paragem, o que não é correto. Para baixas energias, existe a tendência de capturar eletrões do meio durante algum tempo, pelo que a sua carga é neutralizada, diminuindo o poder de paragem. Contudo, a Bethe-Bloch prevê um aumento de dE/dx para baixas energias.
Para altas energias, existe _________ diferença entre o poder de paragem de partículas da mesma carga elétrica.
pouca
Abaixo do mínimo de ionização, existe uma diferença no poder de paragem entre partículas de ________ diferentes.
massas
Para energias _______, a perda de energia aumenta com a __________ da velocidade da partícula.
baixas; diminuição
No final do percurso, a perda de energia pode ser muito ________ (pico de _______).
abrupta; Bragg
De que fatores depende a posição do pico de Bragg?
- Meio material;
- Tipo de partícula e da sua energia inicial.
A lei da atenuação exponencial de um feixe de eletrões diz respeito à energia de 1 eletrão na região dominada pela radiação de travagem. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A radiação de travagem é relevante para todas as partículas. Verdadeiro ou Falso?
Falso. Até energias na gama dos GeV, é relevante apenas para os eletrões.
A radiação de travagem devida à interação e-e é proporcional a _____ (em vez de a Z^2, como é o caso das interações com núcleos atómicos).
Z
Defina energia crítica.
A energia crítica é a energia para a qual as componentes do poder de paragem associadas às colisões e aos processos radiativos são iguais.
A energia crítica é __________ para elementos de elevado Z.
menor
Defina Radiação de Cherenkov.
É a radiação emitida quando uma partícula carregada atravessa um meio material a uma velocidade superior à velocidade da luz.
Qual é o ângulo theta associado à velocidade mínima necessária para haver radiação de Cherenkov?
theta = 0 rad
A contribuição da radiação de Cherenkov não está incluída na fórmula de Bethe-Bloch. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A perda de energia por radiação de Cherenkov é da ordem de 1000x __________ à energia perdida por __________.
inferior; colisão
Faça as correspondências corretas:
- Alcance (R)
- Alcance CSDA
- Alcance projetado
- Alcance 50% e alcance extrapolado
A. Este pode ser medido e é igual ao Alcance (R), mas tendo em conta a direção inicial de incidência.
B. Distância que atenua 50% do feixe e alcance extrapolado a partir desse valor.
C.Valor médio do integral da distância percorrida pela partícula até atingir o repouso (descontando o movimento devido à agitação térmica).
D. Igual ao Alcance (R) mas assumindo uma perda contínua de energia (a emissão de radiação de travagem e de raios delta é descartada). Pode ser calculado usando o poder de paragem.
1.C
2.D
3.A
4.B
A diferença entre o R_CSDA e o R_proj é _________ para eletrões que para partículas pesadas, onde a dispersão múltipla é menos importante.
maior
Qual é a utilidade da regra empírica de Bragg-Kleeman?
Permite fazer comparações e é uma forma não rigorosa de calcular alcances a partir de uma estimativa do alcance de um mesmo tipo de partícula (massas maiores do que a do protão), mas noutro tipo de material.
Enquanto que os eletrões desaceleram perdendo pequenas quantidades de energia ao longo do percurso, as partículas pesadas podem perder grandes quantidades de energia numa única colisão. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Devido ao seu espetro __________ de energia, o alcance das partículas _______ será obtido usando a sua energia __________.
contínuo; beta; máxima
A dispersão múltipla deve-se à interação de ___________ entre a partícula do _______ e o __________ atómico. Devido à diferença de massas, em geral, a energia transferida na colisão é _________, o que ainda é mais verdade nos __________. A colisão, a distribuição angular da partícula do feixe é governada pela distribuição de ____________.
Coulomb; feixe; núcleo; pequena; eletrões; Rutherford
A maioria das colisões isoladas resulta num grande desvio da partícula do feixe. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Há mais dispersão múltipla nas partículas pesadas do que nos eletrões. Verdadeiro ou Falso?
Falso
No seu percurso, a partícula do feixe irá realizar múltiplas interações com os átomos do meio, resultando numa dispersão angular devido ao acumular de pequenos ângulos. Assim, e considerando, em primeira aproximação, que o ângulo de dispersão é o resultado de n interações independentes, o Teorema do Limite Central, para um elevado número de interações, conduz-nos a uma distribuição gaussiana para o ângulo de dispersão. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Para ângulos muito elevados, a distribuição gaussiana aproxima-se da distribuição de ___________.
Rutherford
Para absorventes __________, para um conjunto elevado de interações, a distribuição da perda de energia é uma _____________.
espessos; gaussiana
Para um grande número de interações, a distribuição de Landau para a perda de energia é válida. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A distribuição do Landau tem em conta um número de interações pequeno e absorventes ________.
finos
Para um número pequeno de colisões, a ocorrência de situações particulares, como a emissão de raios _______ (grandes perdas de energia numa única ________), torna-se relevante, sendo, portanto, a distribuição de Landau a adequada.
delta; colisão
Para um parâmetro de Landau superior a _____, estamos num regime ___________.
10; gaussiano
A dispersão de Rayleigh envolve a perda de energia. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O efeito fotoelétrico ocorre apenas com alguns elementos. Verdadeiro ou Falso?
Falso
___ % das interações dão-se tipicamente com ejeção de eletrões da camada ____.
80; K
No efeito fotoelétrico, dois processos competem. Quais são?
A emissão de fotões de fluorescência e a emissão de eletrões de Auger.
O rendimento de fluorescência diminui com o aumento do número atómico do elemento. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O efeito fotoelétrico é predominante em energias elevadas (superiores a 100 keV). Verdadeiro ou Falso?
Falso. É dominante para energias inferiores a 100 keV.
A relevância da dispersão de Compton mantém-se para energias acima do limiar de produção de pares. Verdadeiro ou Falso?
Falso. A sua relevância reduz-se para esta gama de energias.
A interação fotão-eletrão livre é descrita pela secção eficaz de ____________.
Klein-Nishina
A secção eficaz atómica de Compton despreza as energias de ligação dos eletrões mais interiores, considerando-os de forma igual. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A criação de pares é fruto da interação entre um _______ e o campo ____________ nuclear (que dá o momento ________ necessário ao fenómeno).
fotão; Coulombiano; linear
Também é possível a interação com eletrões atómicos, resultando na ejeção desse eletrão (emissão de um tripleto). Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A secção eficaz da produção de pares varia com _____ e a secção eficaz atómica da produção de tripletos varia com _____.
Z^2; Z
A dispersão de Rayleigh é apenas importante para energias elevadas. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Na dispersão de Rayleigh, a secção eficaz tem uma forte dependência no __________ ___ ________ do fotão na zona do ________ e dos UV.
comprimento de onda; visível
Na dispersão de Compton, uma fração apreciável da energia escapa-se com o ______ disperso. Para se distinguir entre a energia que é transportada pelo fotão original e a energia depositada na _________, onde se dá a interação do fotão, define-se o ___________ ___ ________.
fotão; vizinhança; coeficiente de absorção
No efeito fotoelétrico, a energia transferida é a que não é emitida por fotões de fluorescência. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Na produção de pares, a energia transferida é a que não é a emissão dos dois fotões de 511 keV originados pela aniquilação positrão-eletrão. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Uma fração da energia cinética dos eletrões do meio pode ser perdida por ____________. Esta fração só é relevante para valores de energia superiores ao ______. Assim, pode dizer-se, na maior parte dos casos, que a energia transferida para o meio equivale à energia __________.
Bremsstrahlung; MeV; absorvida
A secção eficaz para a produção de radiação de travagem aumenta linearmente com Z. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O efeito fotoeléctrico é mais importante para materiais de baixo Z que para materiais de alto Z. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A secção eficaz do efeito fotoeléctrico tem uma dependência linear na energia do fotão incidente. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O processo de produção de pares também pode acontecer no campo colombiano de um dos __________ atómicos. Neste caso, devido à pequena ________, existe um recuo apreciável do eletrão _______, sendo o processo conhecido como produção de ___________, pois são visíveis ______ partículas no estado final.
eletrões; massa; alvo; tripletos; três
Quem descobriu o quê?
- Radioatividade
- Radiação gama
- Radiação X
- Elemento Rádio
- Radiação alfa
- Henri Becquerel
- Paul Villard
- William Roentgen
- Marie Curie
- Ernest Rutherford
Escolha as afirmações correctas:
a.
A percentagem do Universo conhecido é apenas de 4%.
b.
Os neutrinos apenas têm apenas interacção fraca e podem ser mensageiros dos instantes iniciais do universo.
c.
No Big Bang foi criada uma maior quantidade de matéria que de anti-matéria.
d.
Existem aglomerados de anti-matéria em locais particulares do universo, como sejam os buracos negros.
a); b)
Num sistema de produção de raios catódicos de Crooks que papel desempenha a bobine de Ruhmkorff?
a.
Permite fazer a evacuação do ar do tudo de Crooks
b.
Permite criar um campo magnético no interior do tubo de Crooks
c.
Permite passar de uma baixa tensão fornecida por uma bateria para uma alta tensão
d.
Permite fazer tocar uma campainha de alarme
c)
A radiação beta é altamente penetrante, podendo percorrer vários centimetros no corpo humano. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Bequerel descobriu a radioactividade quando estudava o efeito fotoeléctrico. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Na descoberta do electrão J.J. Thomson utilizou um tubo de ________.
Crooks
O poder de penetração dos raios-X é independente da sua energia. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Embora reconhecendo a sua potencial aplicação clinica, a introdução das radiografias nos hospitais ainda levou alguns anos após a descoberta dos raios-X. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Os raios cósmicos primários são maioritariamente constituídos por _________.
protões
A secção eficaz depende do número de alvos na amostra. Verdadeiro ou Falso?
Falso
Das seguintes interacções escolhas as que conduzem a uma pequena perda de energia por parte de um electrão que interage com um meio material:
a.
Emissão de radiação de Cherenkov
b.
Emissão de raios delta
c.
Ionização dos átomos do meio
d.
Excitação atómica
e.
Dispersão de Coulomb
a); e)
A secção eficaz é igual à soma das áreas dos alvos. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O comportamento da curva de Bragg “inspirou” a terapia com hadrões. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
O efeito de densidade tem uma dependência “suave” com a energia da partícula incidente. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A fórmula do dE/dx para positrões é identica à do dE/dx para electrões porque ambos têm a mesma massa. Verdadeiro ou Falso?
Falso
O potencial médio de ionização I traduz a energia necessária para arrancar os electrões exteriores do átomo. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A radiação de travagem é o processo de perda de energia dominante a altas energias para electrões. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Para energias da ordem dos MeV a radiação de travagem só é relevante para electrões e positrões. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Para um electrão com 1 GeV a radiação de travagem dá no máximo conta de 50% da sua perda de energia por unidade de comprimento. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A secção eficaz para a produção de radiação de travagem aumenta linearmente com Z. Verdadeiro ou Falso?
Falso
A dispersão múltipla é um processo em que as transferências de energia da partícula incidente são em geral pequenas. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
A distribuição de Landau é aplicável quando a energia média perdida numa camada é muito menor que a energia máxima que é possível transferir numa única colisão. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
