FFÍÍSICA DAS RADIASICA DAS RADIAÇÇÕES ÕES

Curso de Radiologia Curso de Radiologia Escola Superior de SaEscola Superior de Saúúde de Farode de Faro

2008/2009 2008/2009 –– 11ºº semestresemestre

Docente (aulas teDocente (aulas teóóricas): Carla Quintão Silvaricas): Carla Quintão Silva

DEPARTAMENTO DE FDEPARTAMENTO DE FÍÍSICASICADA FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DA FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

PROGRAMA DA DISCIPLINAPROGRAMA DA DISCIPLINA

1.1. Revisão de alguns conceitos de electricidadeRevisão de alguns conceitos de electricidade•• ForForçça de a de CoulombCoulomb•• Campo elCampo elééctricoctrico•• DiferenDiferençça de potenciala de potencial•• Campo magnCampo magnééticotico•• Corrente elCorrente elééctricactrica•• Lei de Lei de FaradayFaraday•• Componentes elComponentes elééctricosctricos•• TransformadoresTransformadores

2.2. Equipamentos,Equipamentos,•• Sistemas de medida e de controloSistemas de medida e de controlo•• O uso de computadores nos equipamentos mO uso de computadores nos equipamentos méédicosdicos

PROGRAMA DA DISCIPLINAPROGRAMA DA DISCIPLINA

3.3. Estrutura atEstrutura atóómica da matmica da matéériaria•• Breve contextualizaBreve contextualizaçção histão históórica do aparecimento dos rica do aparecimento dos

modelos atmodelos atóómicosmicos•• Os modelos atOs modelos atóómicos desde o de micos desde o de ThomsonThomson atatéé àà

actualidadeactualidade•• O espectro electromagnO espectro electromagnééticotico•• InteracInteracçção da radiaão da radiaçção com a matão com a matéériaria•• AtenuaAtenuaçção da radiaão da radiaçção ao atravessar os tecidos ão ao atravessar os tecidos

humanoshumanos•• O espectro de O espectro de raiosraios--XX•• Lei do inverso do quadradoLei do inverso do quadrado

4.4. Grandezas e unidades utilizadas em RadiologiaGrandezas e unidades utilizadas em Radiologia

PROGRAMA DA DISCIPLINAPROGRAMA DA DISCIPLINA

5.5. Equipamentos de Equipamentos de raiosraios--XX•• O tubo de O tubo de raiosraios--XX•• Os detectoresOs detectores•• Grelhas ou colimadoresGrelhas ou colimadores•• FilmesFilmes•• CintiladoresCintiladores•• Radiografia digitalRadiografia digital

6.6. Qualidade das imagensQualidade das imagens•• Factores geomFactores geoméétricostricos•• Factores referentes ao sujeitoFactores referentes ao sujeito•• Factores relativos ao receptorFactores relativos ao receptor•• Movimentos indesejMovimentos indesejááveisveis

PROGRAMA DA DISCIPLINAPROGRAMA DA DISCIPLINA

7.7. Imagens radiolImagens radiolóógicas especiaisgicas especiais•• MamografiaMamografia•• FluoroscopiaFluoroscopia•• Radiologia Radiologia interventivainterventiva•• TAC/CTTAC/CT

8.8. RadioactividadeRadioactividade•• NNúúcleos instcleos instááveisveis•• Lei do decaimento radioactivoLei do decaimento radioactivo•• Leis de atenuaLeis de atenuaçção e do inverso do quadrado revisitadasão e do inverso do quadrado revisitadas•• ProduProduçção de radioisão de radioisóótopostopos•• Tipos de decaimento radioactivoTipos de decaimento radioactivo

PROGRAMA DA DISCIPLINAPROGRAMA DA DISCIPLINA

9.9. Tomografia LaserTomografia Laser•• PrincPrincíípios fpios fíísicos do funcionamento dos laserssicos do funcionamento dos lasers•• InteracInteracçção da luz laser com os tecidosão da luz laser com os tecidos•• PrincPrincíípios fpios fíísicos da tomografia lasersicos da tomografia laser

ForForçça de a de CoulombCoulomb

2

21

r

qqkF e=

Campo ElCampo Elééctricoctrico

2r

qkE e=

EqFrr

=

Uma é a carga que gera o campo a outra a carga de prova.

Linhas de Campo ElLinhas de Campo Elééctricoctrico

• O vector campo eléctrico é tangente às linhas de campo.

• O nº de linhas de campo por unidade de área que atravessam uma superfície perpendicular ao campo é proporcional à amplitude do campo nessa região.

• As linhas começam nas cargas positivas e terminam nas negativas (ou então começam ou acabam no infinito se a carga total não for nula).

• O nº de linhas que chegam ou partem de uma carga é proporcional à sua amplitude.

• As linhas não se cruzam.

DiferenDiferençça de Potencial e a de Potencial e Energia ElectrostEnergia Electrostááticatica

r

qkV =∆

dEV .=∆

dEV .=∆

q

UV

∆=∆

Campo MagnCampo Magnééticotico

�� Existência de Existência de íímansmans�� ObservaObservaçção de efeitos semelhantes ão de efeitos semelhantes

quando se colocam cargas em quando se colocam cargas em movimento.movimento.

�� ConjugaConjugaçção entre a ão entre a áárea da rea da electricidade e o magnetismoelectricidade e o magnetismo

�� ÉÉ tambtambéém necessm necessáário uma forma de rio uma forma de provar a sua existênciaprovar a sua existência

ForForçça Magna Magnééticatica

�� A amplitude da forA amplitude da forçça magna magnéética a que a parttica a que a partíícula cula fica sujeita fica sujeita éé proporcional proporcional àà sua carga e sua carga e àà sua sua velocidade.velocidade.

�� A amplitude da forA amplitude da forçça magna magnéética tica éé proporcional proporcional ààamplitude do campo magnamplitude do campo magnéético.tico.

�� Se a velocidade da partSe a velocidade da partíícula for paralela cula for paralela àà direcdirecçção ão do campo, a fordo campo, a forçça sera seráá nula.nula.

�� A forA forçça a éé perpendicular ao plano formado pela perpendicular ao plano formado pela velocidade da partvelocidade da partíícula e pelo campo magncula e pelo campo magnéético.tico.

�� O sentido da forO sentido da forçça sobre uma carga positiva a sobre uma carga positiva éé o o oposto ao que fica sujeita uma carga negativa.oposto ao que fica sujeita uma carga negativa.

�� A amplitude da forA amplitude da forçça a éé proporcional ao seno do proporcional ao seno do ângulo formado pela velocidade e pelo campo ângulo formado pela velocidade e pelo campo magnmagnéético.tico.

ForForçça Magna Magnééticatica

Comparando a forComparando a forçça ela elééctrica com a magnctrica com a magnéética pode concluirtica pode concluir--se se que:que:

�� A forA forçça ela elééctrica ctrica éé paralela ao campo elparalela ao campo elééctrico, a forctrico, a forçça a magnmagnéética tica éé perpendicular ao campo magnperpendicular ao campo magnéético;tico;

�� A forA forçça ela elééctrica actua sobre cargas em repouso, enquanto ctrica actua sobre cargas em repouso, enquanto que a forque a forçça magna magnéética actua sobre cargas em movimento;tica actua sobre cargas em movimento;

�� A forA forçça ela elééctrica realiza trabalho ao deslocar uma partctrica realiza trabalho ao deslocar uma partíícula, a cula, a forforçça magna magnéética não (desde que o campo seja estaciontica não (desde que o campo seja estacionáário) rio)

BvqFmagrrr

×=

ForForçça Magna Magnééticatica

Corrente elCorrente elééctricactrica

t

qI

∆=

O sentido convencional da corrente eléctrica nem sempre é o sentido real.

No que respeita à capacidade de transportar corrente eléctrica os materiais podem ser:

1. Condutores - aqueles que possuem cargas eléctricas livres;

2. Isolantes - os que têm dificuldade em transportar carga eléctrica

3. Semi-condutores, aqueles que possuem propriedades intermédias.

Corrente elCorrente elééctricactrica

Quando a corrente é transportada em condutores (em geral, metais que exibem electrões livres) podem ser:

1. Contínua (DC) [1]. 2. Alternada (AC) [2].

Na primeira, o fluxo de electrões dirige-se sempre no mesmo sentido, no segundo caso o movimento dos electrões circulam ora num sentido ora noutro

No caso particular dos equipamentos eléctricos a corrente utilizada é geralmente alternada sinusoidal

[1] Do inglês Direct Current.[2] Do inglês Alternating Current.

Corrente elCorrente elééctrica ctrica alternadaalternada

EFECTIVO

MÉDIO

Campo MagnCampo Magnéético Criado tico Criado por uma Corrente Elpor uma Corrente Elééctricactrica

Experiência de Oersted:

Campo MagnCampo Magnéético Criado tico Criado por uma Corrente Elpor uma Corrente Elééctricactrica

Outras observações:

Sentido do Campo MagnSentido do Campo Magnéético Criado por tico Criado por um Condutor Linear Percorrido por uma um Condutor Linear Percorrido por uma

Corrente ElCorrente Elééctricactrica

Lei de Lei de FaradayFaraday

Lei de Lei de FaradayFaraday

∫=Φ AdBmag

rr.

dt

dfem

magΦ−=

Lei de Ohm e ResistênciasLei de Ohm e Resistências

RIV =

R1

R2

a)

R1 R2

b)

AssociaAssociaçção de ão de ResistênciasResistências

Associação em série:

Associação em paralelo:

Energia dissipada em calor:

21

111

RRRT+=

21RRRT +=

2RIP =

CondensadoresCondensadores

CVQ =

+−

AssociaAssociaçção de ão de CondensadoresCondensadores

Associação em série:

Associação em paralelo:

Energia de um condensador:

21

111

CCCT+=

21CCCT +=

2

2

1CVE =

IndutoresIndutores

t

ILV∆

∆=

O indutor é um componente que se opõe a mudanças na intensidade de corrente, de modo que a indutância, L, que mede essa oposição, é definida através da relação:

http://www.physics.sjsu.edu/becker/physics51/induction.htm

AssociaAssociaçção de Indutoresão de Indutores

Associação em série:

Associação em paralelo:

Energia dissipada em calor:

21

111

LLLT+=

21LLLT +=

2RIP =

InduInduçção Mão Múútuatua

Campo MagnCampo Magnéético no tico no interior de um interior de um solensolenóóideide

l

nIB

µ=

http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_2_4_MagneticSuction.html

O TransformadorO Transformador

O TransformadorO Transformador

s

p

p

s

I

I

N

N=

dt

dnfem

magΦ−=

p

s

p

s

V

V

N

N=

Tendo em conta a expressão que fornece o campo magnético de um solenóide

Tendo em conta a generalização da Lei de Faraday para n espiras.

Conclusões:A resistência equivalente do primário do transformador é diferente da resistência equivalente do secundário.

Um transformador ideal é um equipamento que consegue aumentar ou reduzir a diferença de potencial, sem perda de potência.