Na área do radiodiagnóstico, a radiação eletromagnética em função da sua faixa de energia (a qual é produzida no tubo de raios X), pode interagir com a matéria (neste caso a área anatômica do paciente, seja nos raios X convencional ou digital, TC, hemodinâmica ou mamografia) através das seguintes formas:
- Espalhamento Coerente;
- Efeito fotoelétrico e
- Efeito Compton.
ESPALHAMENTO COERENTE:
Nesta forma de interação, o fóton irá (i) interagir com a matéria (átomo) e terá a sua trajetória alterada; (ii) não ocorre a absorção do fóton pelo meio no qual ele interage; (iii) sua energia final (espalhamento) é igual a sua energia inicial e (iv) para a imagem radiográfica contribui para um aumento no fator "base + véu".
EFEITO FOTOELÉTRICO:
Neste processo, o fóton interage com elétrons fortemente ligados (interação com o átomo), desaparecendo totalmente, tendo como resultado a expulsão de um elétron, geralmente da camada K do átomo (Figura 1).
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| Figura 1 - Efeito fotoelétrico. Lembrando que esta forma de interação ocorre com os elétrons mais internos dos orbitais do átomo |
Este acontecimento é chamado de "efeito fotoelétrico" ou "absorção fotoelétrica".
Podemos matematicamente escrever através da equação
Onde
Etr
= energia cinética transferida ao elétron;
hv = energia do
fóton incidente;
Wo = energia de ligação do
elétron ao átomo.
Observação:
O efeito fotoelétrico é predominante no processo de formação das imagens mamográficas.
EFEITO COMPTON:
A energia cedida ao elétron é igual à energia de ligação do elétron a uma certa camada em que ele esteja orbitando mais a energia cinética com a qual ele é ejetado do átomo.
Observação:
O efeito fotoelétrico é predominante no processo de formação das imagens mamográficas.
EFEITO COMPTON:
Raios
X com energias moderadas, que também são utilizados para o radiodiagnóstico
médico podem interagir com elétrons de outras camadas eletrônicas do átomo. Com
este tipo de interação, o fóton não é apenas espalhado, mas tem sua energia
diminuída, além de gerar o processo de ionização do átomo. Este processo é
denominado de Efeito Compton ou Espalhamento Compton.
Para
que ocorra este processo, o fóton incidente interage com elétrons das camadas
mais externas do átomo, ejetando estes elétrons. Assim, o átomo fica ionizado e
o fóton continua sua trajetória, porém com uma energia menor do que sua energia
antes do processo de ionização (Figura 2).
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| Figura 2 - Efeito ou Espalhamento Compton |
A energia cedida ao elétron é igual à energia de ligação do elétron a uma certa camada em que ele esteja orbitando mais a energia cinética com a qual ele é ejetado do átomo.
Matematicamente isto pode ser representado pela equação
Onde
Ei =
energia do fóton incidente;
Es =
energia do fóton espalhado;
Eb =
energia transferida ao elétron;
Eke = energia cinética do
elétron.
Durante a interação Compton, grande parte da energia é dividida entre o fóton espalhado (hv’) e o elétron secundário (e-), também denominado de
elétron Compton. Normalmente o fóton espalhado retém maior parte da energia.
Ambos, o fóton espalhado e o elétron secundário devem ter energia suficiente
para produzirem mais processos de ionização até a sua perda total de energia.
Assim, o fóton espalhado será absorvido gerando o efeito fotoelétrico e o
elétron secundário preencherá algum buraco em uma camada eletrônica de um átomo
criado por um outro evento de ionização.
Fótons por efeito Compton podem ser
espalhados em várias direções, até mesmo a 180° graus. Para uma deflexão de 0°,
não há transferência de energia. Quando o ângulo de deflexão aumenta para 180°,
mais energia é transferida para o elétron secundário. Porém, mesmo para um
ângulo de 180°, o fóton espalhado retém uma energia próxima de dois terços da
energia original.
Fótons espalhados na direção do feixe incidente são
denominados de radiação retroespalhada. Este tipo de radiação é de considerável
importância na radioterapia.
A
probabilidade para que um dado fóton sofra uma interação Compton é uma função
complexa da energia do fóton incidente. Geralmente esta probabilidade diminui
com o aumento da energia do fóton. A probabilidade de interação Compton não
depende do número atômico do alvo.
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Prof. João H. Hamann
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