Os raios X são gerados por dois processos atômicos: a frenagem e os raios X característicos, que ocorrem na eletrosfera e não no núcleo atômico. O funcionamento das ampolas de raios X envolve filamentos aquecidos que emitem elétrons, um alvo para colisão e a gestão do calor gerado, com a maior parte da energia convertida em calor. A qualidade dos raios X gerados varia dependendo da geometria do alvo e da configuração do aparelho.

1. Professor Rodrigo Penna Os Raios X e a Ampola

2. Professor Rodrigo Penna Sítio na internet: www. fisicanovestibular .com.br Blog: www.quantizado.blogspot.com Link para currículo no Sistema Lattes: http://lattes.cnpq.br/6150368513460565 EMAILs [email_address] [email_address]

3. GERAÇÃO DOS RAIOS X Os raios X são gerados através de dois processos que ocorrem em nível atômico: A frenagem (Bremsstrahlung); E os Raios X carcterísticos . É importante salientar que tais processos se dão na chamada ELETROSFERA . Assim, a origem dos raios X não é NUCLEAR , ou seja, eles não são gerados no núcleo dos átomos. Prof. Rodrigo Penna

4. A Frenagem (Bremsstrahlung) Elétron de alta energia penetra no átomo; A atração do núcleo o faz frear; Parte de sua energia cinética “vira” raio X. Prof. Rodrigo Penna

5. Raios X Característicos Elétron acelerado ioniza o átomo nas camadas mais internas: K, L. Fica uma vaga desocupada nesta camada; Outro elétron do átomo vem ocupá-la, emitindo um fóton de evergia típica de cada átomo utilizado como alvo. Prof. Rodrigo Penna

6. Espectro de Frenagem É contínuo, isto é, produz-se raios X de várias energias ( qualidade ) diferentes. Vulgarmente, “produz-se mais raio X ruim e menos raio X bom.” Prof. Rodrigo Penna

7. ESPECTRO CARACTERÍSTICO Se apresenta como linhas destacadas, “montado” sobre o espectro contínuo. É típico para cada material utilizado como alvo. Prof. Rodrigo Penna

8. MOLIBDÊNIO - MAMÓGRAFO X-Ray Tube Monitor for Mammography Machines Prof. Rodrigo Penna

9. PRATA FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X, USADA PARA ANÁLISE DE MATERIAIS. Prof. Rodrigo Penna

10. AS AMPOLAS DE RAIOS X ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMENTO. Professor Rodrigo Penna www.fisicanovestibular.com.br

11. FOTO DE UMA AMPOLA Prof. Rodrigo Penna

12. FUNCIONAMENTO BÁSICO FILAMENTO: ao ser aquecido por corrente elétrica (2 a 5 Ampères), “cospe” elétrons. Dois tamanhos: fino e grosso. Prof. Rodrigo Penna Os filamentos atingem temperaturas de mais de 2.000 o C . Para suportar tais temperaturas, são feitos de Tungstênio (W), material de alto ponto de fusão.

13. CAPA FOCALIZADORA Observe que os filamentos (“molinhas”) estão envolvidos por uma espécie de capa metálica. Ela é eletrizada negativamente e sua função é “ajuntar” os elétrons. Prof. Rodrigo Penna Capa carregada negativamente .

14. VÁCUO E ACELERAÇÃO Dentro da ampola é feito vácuo, que permite acelerar os elétrons. Uma alta voltagem, de milhares de volts, é aplicada entre o filamento e o alvo (catodo e anodo, - e +) para este fim. Professor Rodrigo Penna www.fisicanovestibular.com.br Cátodo Ânodo

15. O ALVO - ANODO É nele que os elétrons em alta velocidade irão se chocar para produzirem os Raios X. Feito de Tungstênio ou outros materiais. Prof. Rodrigo Penna

16. DISSIPAÇÃO DE CALOR Ao ser atingido, o alvo converte cerca de 99% da energia dos elétrons em calor e apenas cerca de 1% em Raios X . Para dissipar tamanha quantidade de calor, o anodo é ligado ou envolvido a uma haste de cobre e, na máquina, a ampola é imersa em óleo. Prof. Rodrigo Penna Observe a cor avermelhada, típica do Cobre, atrás do alvo.

17. ANODO GIRATÓRIO Nos aparelhos convencionais, o alvo gira evitando super- aquecimento e danos na área atingida pelos elétrons. Em aparelhos com alvos fixos, como os odontológicos, a potência precisa ser calculada e limitada a ponto de não causar danos irreversíveis à ampola. Professor Rodrigo Penna www.fisicanovestibular.com.br A B

18. INCLINAÇÃO DO ALVO A inclinação do alvo direciona o feixe de raios X até o paciente e cria o chamado Foco Efetivo , que é a projeção geométrica da área atingida pelos elétrons no plano do objeto irradiado. O Foco Efetivo é menor que a região atingida, de onde “brota” os Raios X. Prof. Rodrigo Penna

19. SOFISTICAÇÃO Focos comuns vão de 0,2 a 2 mm, mas já há de alguns  m. Professor Rodrigo Penna www.fisicanovestibular.com.br

20. EFEITO ANÓDICO Prof. Rodrigo Penna Os elétrons que penetram no alvo geram raios X no interior do mesmo. Assim, a radiação é obrigada a atravessar uma camada de metal antes de sair. A geometria do alvo faz com que a espessura da camada varie em função do ângulo de irradiação. Assim, a intensidade do feixe aumenta na direção do Catodo.

21. EFEITO ANÓDICO - 2 Prof. Rodrigo Penna

22. BIBLIOGRAFIA Fabricante Brand X-ray tube Co, site http://www.brandx-ray.com/ , em 27/02/05. NDT Products, site http://www.ndtproducts.ca/ , em 27/05/02. Radioatividade , apostila educativa da CNEN, disponível no site http://www.cnen.gov.br/default2.asp , em 20/08/04. Radioproteção e Dosimetria: Fundamentos , Luiz Tauhata, Ivan P. A. Salati, Renato Di Prinzio e Antonieta R. Di Prinzio, IRD, CNEN - tem na biblioteca da escola. Baixei na internete, site http://www.ird.gov.br/tauhata/FundamentosCORv5.pdf em 08/08/2004. The Essential Physics of Medical Imaging , Bushberg, Seibert, Leidholdt e Boone, Ed. Lippincott Williams & Wilkins. Tem na biblioteca, mas obviamente é em inglês. Site interativo muito interessante, da Universidade de Bristol, Inglaterra, http://hsc.uwe.ac.uk/radiography/RScience/RScienceshome.htm , em 27/02/05. Bases Físicas e Tecnológicas Aplicadas aos Raios X , Renato Dimenstein e Thomaz Ghilardi Netto, Ed. SENAC. Tem na biblioteca. Aulas multimídia do Professor Sérgio Lúcio P. C. Lopes. Radiograph in Modern Industry , excelente livro, baixei no site da KODAK internacional. BONTRAGER, K.L. Tratado de Técnica Radiológica e Base Anatômica. 5ª edição. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A, 200. 840 p . Professor Rodrigo Penna www.fisicanovestibular.com.br