Interações dos Raios x com a matéria Flashcards
A operação de qualquer detetor de raios-x depende basicamente do modo como a radiação a ser detetada interage com o material que o constitui. Embora sejam conhecidos vários mecanismos de interação dos raios-x com a matéria, apenas três deles são de importância relevante na sua medição. Quais?
- a absorção fotoelétrica (efeito fotoelétrico)
- a dispersão de Compton
- a produção de um par eletrão-positrão
Estes processos baseiam-se na transferência parcial ou total da energia do fotão de raios-x para um atomo. Como resultado, a trajetória e a energia do fotão são drasticamente alteradas, podendo este ser aniquilado ou desviado de um ângulo significativo.
Quando penetra na matéria, um feixe de fotões é absorvido segundo uma lei. Qual?
Lei exponencial:
I = Ioe^(-u\ro).ro.x (rever formula)
em que Io é a intensidade inicial do feixe, I a sua intensidade à distancia x da superficie e ro é a densidade do material.
A grandeza ro.x da eq é a densidade da massa da superfície (produto da densidade do material pela espessura da camada), e u/ro é o coeficiente de absorção de massa (coeficiente de absorção linear por unidade de densidade)
Como ocorre o efeito fotoelétrico?
Um fotão de energia ao entrar em colisão com um eletrão orbital, comunica-lhe toda a sua energia, deixando de existir.
Parte da energia é dispensada para extrair o eletrão do seu nível energético, sendo a restante transferida ao eletrão na forma de energia cinética Ec.
Para ocorrer este efeito é necessário que o fotão tenha energia pelo menos igual à energia de ligação do eletrão.
O átomo atingido fica ionizado e num estado de excitação, sofrendo um rearranjo dos eletrões periféricos, com emissão de raios X característicos.
O fotoeletrão, ou seja, o eletrão libertado, torna-se uma partícula ionizante e vai ser um agente de ionização secundária à radiação gama
fotão –> fotoeletrão
O efeito fotoelétrico ocorre geralmente em que camadas do átomo?
O efeito fotoelétrico ocorre, geralmente, com os eletrões mais fortemente ligados ao átomo, ou seja, das camadas mais internas K ou L.
O que é o efeito de Auger?
Se a lacuna deixada pela interação do eletrão com o fotão for preenchida por outro electrão de uma camada superior, a diferença de energias pode ser libertada sob a forma de um outro fotão de raios-x característico, que por sua vez pode ser absorvido por outro eletrão do mesmo átomo ou de átomos vizinhos. Se a energia for superior à energia de ligação da camada de eletrões do átomo em questão, um outro eletrão pode deixar o átomo (efeito de Auger).
A probabilidade de ocorrência do efeito fotoelétrico pode aumentar rapidamente ou diminuir drasticamente consoante o quê?
A probabilidade de ocorrência do efeito fotoelétrico aumenta rapidamente com o número atómico do absorvente e decresce drasticamente, quando aumenta a energia do fotão.
Esta probabilidade é, com certa aproximação, proporcional a: (Z/E)^3
Como ocorre a dispersão de Compton?
Envolve uma colisão entre um fotão e um eletrão orbital, na qual só parte da energia do primeiro é cedida.
Ocorre com eletrões frouxamente ligados, das camadas mais periféricas.
O fotão perde energia e muda de direção.
O eletrão libertado é uma partícula ionizante secundária
Fotão incidente –> fotão difundido (com teta) + eletrão Compton
Qual a fórmula que relaciona o ângulo das direções inicial e final do fotão com o aumento do comprimento de onda?
lambda’-lambda = 0,023 (1-cos(teta)) Aº
A probabilidade de ocorrência deste efeito é proporcional a Z/E. Verdadeiro ou Falso?
Verdadeiro
Como funciona a Emissão de Eletrão-Positrão?
Para energias elevadas, de valor superior a 1.022MeV, quando o fotão fica sujeito ao campo elétrico intenso que existe nas proximidades de um núcleo, pode ocorrer um efeito de materialização da energia, produzindo-se um positrão e um eletrão.
O excesso de energia que o fotão possuía em relação a 1.022 MeV (energia equivalente a 2 vezes a massa do eletrão do eletrão em repouso) aparece na forma de energia cinética daquelas partículas.
Estas são partículas ionizantes secundárias, do mesmo modo que o fotoeletrão ou o eletrão Compton. A energia cinética que possuem vai gradualmente ser usada a produzir ionizações
NOTA: O termo produção de par se refere à criação de uma partícula elementar e sua antipartícula, geralmente a partir de um fóton. Isto é permitido, desde que haja energia suficiente para criar o par e que a situação permita que tanto a energia quanto o momento sejam conservados. Todos os outros números quânticos que se conservam, (momento angular, carga elétrica) das partículas produzidas devem ter soma zero. Portanto, as partículas criadas possuem estes números quânticos com sinais opostos.
O que acontece quando o eletrão (do par eletrão-positrão) perde praticamente toda a sua energia?
Quando o eletrão tiver perdido praticamente toda a sua energia, combina-se com um átomo ionizado do meio.
O que acontece quando o positrão (do par eletrão-positrão) perde quase toda a sua energia cinética?
Quando o positrão tiver perdido quase toda a sua energia cinética, combina-se com um eletrão negativo, as duas massas desaparecem e são produzidos dois fotões de 0.511MeV.
Qual a probabilidade de ocorrência do efeito de produção de pares?
A probabilidade de ocorrência do efeito de produção de pares é aproximadamente proporcional a Z^2(E-1.022). Aumenta pois com o quadrado do nº atómico do absorvente e com a energia do fotão
Qual o significado de qualidade de imagem?
Definição de qualidade pressupõe: contraste e resolução.
A intensidade transmitida varia com a espessura e o nº atómico dos tecidos em análise
Se aumentarmos a radiação aplicada num exame, aumentamos a resolução da imagem radiografica?
Sim
