Quando a radiação interage com a matéria?

Durante o exame de diagnóstico por imagens ou o tratamento radioterápico, as radiações interagem com os tecidos em análise.

Cada tipo de radiação (alfa, beta, nêutrons, gama ou raios-X) interage com a matéria de forma específica. Algumas interagem com maior intensidade, ficando restritas a um pequeno volume, outras, entretanto, conseguem penetrar mais profundamente no meio exposto. Durante esta interação a energia da radiação é transferida para a matéria; essa transferência de energia é o motivo da exposição do paciente às radiações. Tal exposição é inevitável nos exames de diagnóstico e imprescindível no tratamento.

As radiações X e gama interagem com a matéria através de trêsefeitos principais: fotoelétrico,espalhamento Compton e produção de pares.

Efeito fotoelétrico

O efeito fotoelétrico ocorre quando um raio X ou gama incide sobre um elétron, transferindo-lhe toda a sua energia e desse modo, arrancando-o do átomo e ganhando energia cinética. Esse efeito é predominante ou tem maior probabilidade de ocorrer quando a energia do raio incidente é menor que 100keV.

Espalhamento Compton

Quando a radiação possui uma energia maior do que 100keV, o efeito predominante é o espalhamento Compton. Nesse efeito, o raio incidente cede parte da sua energia a um elétron do átomo, que ganha velocidade; porém, ainda resta uma certa quantidade de energia do raio incidente, em forma de radiação, que percorre a parte interna do material em outra direção e com uma energia menor. Essa radiação é denominada espalhada ou dispersa.

Produção de pares

Quando o raio incidente possui uma energia maior que 1,02MeV pode ocorrer o processo de produção de pares.Neste caso, ao passar perto de um núcleo atômico o raio produz um par de partículas: um elétron e um pósitron, ambos dotados de certa velocidade. Posteriormente, o pósitron se desintegra gerando dois raios com 0,51 MeV cada. Além da energia da radiação, certas características do material, como número atômico e massa atômica, afetam a probabilidade de ocorrência deste fenômeno de interação da radiação com a matéria.

 Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997

Sabemos que todos os tipos de ondas eletromagnéticas transportam energia independentemente da sua frequência. A energia que uma onda eletromagnética transporta depende de sua frequência, sendo que quanto maior for a frequência, maior será a energia que ela transporta. Dependendo das condições, essa energia pode ser totalmente ou parcialmente transferida da onda eletromagnética para um meio material.

Essa interação depende do tipo de material e das características da onda, tais como frequência e intensidade. Em particular, são muito importantes as interações da radiação com os seres vivos. As ondas eletromagnéticas, assim como outros tipos de ondas, podem sofrer reflexão, refração e difração, quando se propagam através da interface entre dois meios.

Absorção

Uma onda eletromagnética, ao se propagar em um meio, pode ser absorvida, transferindo energia para ele. Desta forma, à medida que vai se propagando, vai diminuindo gradativamente a sua amplitude.

Um exemplo de absorção é a passagem de luz por um vidro ou plástico escuro, como o das lentes de óculos de sol. Utilizam-se também vidros escuros na embalagem de remédios que podem estragar ao serem expostos por longos períodos de tempo à luz do Sol. Esse tipo de vidro bloqueia a radiação ultravioleta e parte da luz visível.

Coeficiente de absorção

Uma medida da capacidade de absorção de um material é o seu coeficiente de absorção, medida pela fração da energia da onda eletromagnética que é absorvida ao passar por ele. Por exemplo, se fizermos um feixe de micro-ondas passar por um pedaço de carne crua, e esse absorver a metade da energia deste feixe, dizemos que ele apresenta um coeficiente de absorção de 50% para esta onda.

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Por outro lado, se usássemos luz verde, veríamos que ela seria completamente absorvida, não conseguindo atravessar o pedaço de carne. Neste caso, o coeficiente de absorção é de 100% e o objeto é denominado opaco. A absorção depende da frequência da onda eletromagnética.

Poderíamos calcular o coeficiente de absorção (A), a partir da intensidade da onda incidente e da intensidade da onda transmitida pelo material, pela expressão:

O coeficiente de absorção varia entre os valores zero e 1. Se multiplicarmos o valor de A por 100%, obtemos o valor em percentual. Assim, A = 0,5 representa uma absorção de 50% da radiação incidente pelo material.

A absorção depende também da espessura do objeto. Uma chapa de alumínio é completamente opaca para a luz visível, mas se a sua espessura for extremamente fina, pode deixar passar parte da luz. Os espelhos semitransparentes podem ser feitos com uma camada muita fina de alumínio, depositada na superfície de um vidro. Por outro lado, um vidro pode ser quase opaco se a sua espessura for muito grande.

Nos fornos de micro-ondas, a radiação utilizada é parcialmente absorvida pelos alimentos que estão dentro dele. A frequência das micro-ondas é escolhida de tal forma que essa radiação não seja totalmente absorvida ao passar pelo alimento, pois se isso ocorresse, não seria possível cozinhar ou aquecer sua parte central.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física

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