FÍSICA DAS RADIAÇÕES Curso de Radiologia Escola Superior de Saúde de Faro 2008/2009 1º semestre Docente (aulas teóricas): Carla Quintão Silva DEPARTAMENTO DE FÍSICAF DA FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DA DISCIPLINA 1. Revisão de alguns conceitos de electricidade Força a de Coulomb Campo eléctrico Diferença a de potencial Campo magnético Corrente eléctrica Lei de Faraday Componentes eléctricos Transformadores 2. Equipamentos, Sistemas de medida e de controlo O uso de computadores nos equipamentos médicosm
PROGRAMA DA DISCIPLINA 3. Estrutura atómica da matéria Breve contextualização histórica do aparecimento dos modelos atómicos Os modelos atómicos desde o de Thomson até à actualidade O espectro electromagnético tico Interacção da radiação com a matéria Atenuação da radiação ao atravessar os tecidos humanos O espectro de raios-x Lei do inverso do quadrado 4. Grandezas e unidades utilizadas em Radiologia
PROGRAMA DA DISCIPLINA 5. Equipamentos de raios-x O tubo de raios-x Os detectores Grelhas ou colimadores Filmes Cintiladores Radiografia digital 6. Qualidade das imagens Factores geométricos Factores referentes ao sujeito Factores relativos ao receptor Movimentos indesejáveis
PROGRAMA DA DISCIPLINA 7. Imagens radiológicas especiais Mamografia Fluoroscopia Radiologia interventiva TAC/CT 8. Radioactividade Núcleos instáveis Lei do decaimento radioactivo Leis de atenuação e do inverso do quadrado revisitadas Produção de radioisótopos Tipos de decaimento radioactivo
PROGRAMA DA DISCIPLINA 9. Tomografia Laser Princípios físicos f do funcionamento dos lasers Interacção da luz laser com os tecidos Princípios físicos f da tomografia laser
Força a de Coulomb F = ke qq 1 2 2 r
Campo Eléctrico Uma é a carga que gera o campo a outra a carga de prova. E = ke r = r q r 2 F qe
Linhas de Campo Eléctrico 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.
Diferença a de Potencial e Energia Electrostática tica V =k q r V = Ed. V = Ed. V = U q
Campo Magnético Existência de ímans Observação de efeitos semelhantes quando se colocam cargas em movimento. Conjugação entre a área da electricidade e o magnetismo É também m necessário uma forma de provar a sua existência
Força a Magnética A amplitude da força a magnética a que a partícula fica sujeita é proporcional à sua carga e à sua velocidade. A amplitude da força a magnética é proporcional à amplitude do campo magnético. Se a velocidade da partícula for paralela à direcção do campo, a força a será nula. A força é perpendicular ao plano formado pela velocidade da partícula e pelo campo magnético. O sentido da força a sobre uma carga positiva é o oposto ao que fica sujeita uma carga negativa. A amplitude da força é proporcional ao seno do ângulo formado pela velocidade e pelo campo magnético.
Força a Magnética r F mag = r qv r B Comparando a força a eléctrica com a magnética pode concluir-se que: A força a eléctrica é paralela ao campo eléctrico, a força magnética é perpendicular ao campo magnético; A força a eléctrica actua sobre cargas em repouso, enquanto que a força a magnética actua sobre cargas em movimento; A força a eléctrica realiza trabalho ao deslocar uma partícula, a força a magnética não (desde que o campo seja estacionário)
Força a Magnética
Corrente eléctrica I = q t 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 eléctrica 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 eléctrica alternada EFECTIVO MÉDIO
Campo Magnético Criado por uma Corrente Eléctrica Experiência de Oersted:
Campo Magnético Criado por uma Corrente Eléctrica Outras observações:
Sentido do Campo Magnético Criado por um Condutor Linear Percorrido por uma Corrente Eléctrica
Lei de Faraday
Lei de Faraday r Φ mag = r Bd. A fem = d Φ mag dt
Lei de Ohm e Resistências V = RI R 1 R 2 R 1 R 2 a) b)
Associação em série: Associação de Resistências R T = R 1 + R 2 Associação em paralelo: 1 1 = + R T R 1 1 R 2 Energia dissipada em calor: P=RI 2
Condensadores Q=CV +
Associação de Condensadores Associação em série: 1 1 = + C T C 1 1 C 2 Associação em paralelo: C T = C 1 + C 2 Energia de um condensador: E = 1 CV 2 2
Indutores 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: V = L I t http://www.physics.sjsu.edu/be cker/physics51/induction.htm
Associação de Indutores Associação em série: L T = L 1 + L 2 Associação em paralelo: 1 1 = + L T L 1 1 L 2 Energia dissipada em calor: P=RI 2
Indução MútuaM
Campo Magnético no interior de um solenóide B = µni l http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor /MoreInfo/2_2_4_MagneticSuction.html
O Transformador
O Transformador N s = N p fem I I p s = n d Tendo em conta a expressão que fornece o campo magnético de um solenóide Φ mag dt N s = N p V V s p 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.