5ª aula de revisão para provas e concursos das matérias aprendidas nos cursos de Tecnólogo em Radiologia.
Produção de Raios-X ou Raios Roentgen
Em Novembro de 1895, Wilhelm Conrad Roentgen, fazendo experiências com raios catódicos (elétrons), notou um brilho em um cartão colocado a pouca distância do tubo. Notou ainda que o brilho persistia mesmo quando a ampola (tubo) era recoberta com papel preto e que a intensidade do brilho aumentava à medida que se aproximava o tubo do cartão. Este cartão possuía em sua superfície uma substância fosforescente¹ (platinocianureto de bário).
Em Novembro de 1895, Wilhelm Conrad Roentgen, fazendo experiências com raios catódicos (elétrons), notou um brilho em um cartão colocado a pouca distância do tubo. Notou ainda que o brilho persistia mesmo quando a ampola (tubo) era recoberta com papel preto e que a intensidade do brilho aumentava à medida que se aproximava o tubo do cartão. Este cartão possuía em sua superfície uma substância fosforescente¹ (platinocianureto de bário).
Roentgen atribuiu o aparecimento do brilho a uma radiação que saia da ampola e que também atravessava o papel preto. A esta radiação desconhecida, mas de existência comprovada, Roentgen deu o nome de raios-X, posteriormente conhecido também por raios Roentgen. O segundo passo de Roentgen, cujo resultado foi a visualização dos ossos da mão de sua mulher que serviu de cobaia.
Roentgen fez uma série de observações acerca dos raios-X e concluiu que:
* causam fluorescência² em certos sais metálicos;
* enegrecem placas fotográficas;
* são radiações do tipo eletromagnética, pois não sofrem desvio em campos elétricos ou magnéticos;
* são diferentes dos raios catódicos;
* tornam-se "duros" (mais penetrantes) após passarem por absorvedores;
* produzem radiações secundárias em todos os corpos que atravessam;
* propagam-se em linha reta (do ponto focal) para todas as direções;
* transformam gases em condutores elétricos (ionização);
* atravessam o corpo tanto melhor quanto maior for a tensão no tubo (kV).
As maquinas de raios-X foram planejadas de modo que um grande número de elétrons são produzidos e acelerados para atingirem um anteparo sólido (alvo) com alta energia cinética.
No tubo de raios-X os elétrons obtém alta velocidade pela alta tensão aplicada entre o anodo e o catodo. Um aparelho operando a digamos 70 kV, quase todos os elétrons atingem o alvo com uma energia cinética de 70 keV, correspondendo a uma velocidade de aproximadamente metade da velocidade da luz no vácuo.
Os elétrons que atingem o alvo (anodo) interagem com o mesmo transferindo suas energias cinéticas para os átomos do alvo. Estas interações ocorrem a pequenas profundidades de penetração dentro do alvo. Os elétrons interagem com qualquer elétron orbital ou núcleo dos átomos do anodo. As interações resultam na conversão de energia cinética em energia térmica (calor) e em energia eletromagnética (raios-X).
* causam fluorescência² em certos sais metálicos;
* enegrecem placas fotográficas;
* são radiações do tipo eletromagnética, pois não sofrem desvio em campos elétricos ou magnéticos;
* são diferentes dos raios catódicos;
* tornam-se "duros" (mais penetrantes) após passarem por absorvedores;
* produzem radiações secundárias em todos os corpos que atravessam;
* propagam-se em linha reta (do ponto focal) para todas as direções;
* transformam gases em condutores elétricos (ionização);
* atravessam o corpo tanto melhor quanto maior for a tensão no tubo (kV).
As maquinas de raios-X foram planejadas de modo que um grande número de elétrons são produzidos e acelerados para atingirem um anteparo sólido (alvo) com alta energia cinética.
No tubo de raios-X os elétrons obtém alta velocidade pela alta tensão aplicada entre o anodo e o catodo. Um aparelho operando a digamos 70 kV, quase todos os elétrons atingem o alvo com uma energia cinética de 70 keV, correspondendo a uma velocidade de aproximadamente metade da velocidade da luz no vácuo.
Os elétrons que atingem o alvo (anodo) interagem com o mesmo transferindo suas energias cinéticas para os átomos do alvo. Estas interações ocorrem a pequenas profundidades de penetração dentro do alvo. Os elétrons interagem com qualquer elétron orbital ou núcleo dos átomos do anodo. As interações resultam na conversão de energia cinética em energia térmica (calor) e em energia eletromagnética (raios-X).
Efeitos da interação elétron-alvo
A maior parte da energia cinética dos elétrons, é convertida em calor através de múltiplas colisões com os elétrons dos átomos do alvo.
Após várias interações (ionizações) é gerada uma cascata de elétrons de baixa energia. Estes elétrons não possuem energia suficiente para prosseguir ionizando os átomos do alvo mas conseguem excitar os elétrons das camadas mais externas, os quais retornam ao seu estado normal de energia emitindo radiação infravermelha. Cerca de 99% da energia cinética dos elétrons incidentes é transformada em calor e cerca de 1% produz radiação. A produção de calor do anodo no tubo de raios-X aumenta com o aumento da corrente (mAs) no tubo, mas a eficiência na produção de raios-X independe da corrente no tubo, aumentando com a energia (kV) do elétron projétil. Para 60 kV, somente 0,5% da energia cinética do elétron é convertida em raios-X, enquanto para 20 MeV (de aceleradores lineares), 70% dessa energia produz raios-X. (Em radiologia diagnóstica > de 99% geram calor e menos de 1% raios-X de freamento e característicos).
A maior parte da energia cinética dos elétrons, é convertida em calor através de múltiplas colisões com os elétrons dos átomos do alvo.
Após várias interações (ionizações) é gerada uma cascata de elétrons de baixa energia. Estes elétrons não possuem energia suficiente para prosseguir ionizando os átomos do alvo mas conseguem excitar os elétrons das camadas mais externas, os quais retornam ao seu estado normal de energia emitindo radiação infravermelha. Cerca de 99% da energia cinética dos elétrons incidentes é transformada em calor e cerca de 1% produz radiação. A produção de calor do anodo no tubo de raios-X aumenta com o aumento da corrente (mAs) no tubo, mas a eficiência na produção de raios-X independe da corrente no tubo, aumentando com a energia (kV) do elétron projétil. Para 60 kV, somente 0,5% da energia cinética do elétron é convertida em raios-X, enquanto para 20 MeV (de aceleradores lineares), 70% dessa energia produz raios-X. (Em radiologia diagnóstica > de 99% geram calor e menos de 1% raios-X de freamento e característicos).
¹ Fosforescência é a capacidade que uma espécie química tem de emitir luz, mesmo no escuro. É um fenômeno particular de um fenômeno geral denominado luminescência.
² Fluorescência é a capacidade de uma substância de emitir luz quando exposta a radiações do tipo ultravioleta (UV), raios catódicos ou raios X. As radiações absorvidas (invisíveis ao olho humano) transformam-se em luz visivel, ou seja, com um comprimento de onda maior que o da radiação incidente.
Fonte: Nós e as Radiações (com adaptações), Wikipédia.
