7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
1/91
Fizica radiatiilorFizica radiatiilor
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
2/91
Structura atomului , numar atomic Z,Structura atomului , numar atomic Z,numar de masa, excitare, ionizarenumar de masa, excitare, ionizare
Radiatii corpusculare, radiatiiRadiatii corpusculare, radiatiielectromagnetice, radiatii ionizante,electromagnetice, radiatii ionizante,
radiatii non-ionizanteradiatii non-ionizante
Tubul rontgenTubul rontgen
Producerea radiatiilor X, spectrulProducerea radiatiilor X, spectrulradiatiilor Xradiatiilor X
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
3/91
Particulele elementareParticulele elementare
Atomul: unitatea structurala aAtomul: unitatea structurala amaterieimateriei ProtoniiProtonii
Sunt particule elementare cu sarcinaSunt particule elementare cu sarcinaelectrica pozitiva, care se gases in nucleuelectrica pozitiva, care se gases in nucleu
eutroniieutronii particule elementare !ara sarcina electrica,particule elementare !ara sarcina electrica,
se gasesc in nucleu, !iind !oarte stransse gasesc in nucleu, !iind !oarte stranslegate de protoni prin !orte nuclearelegate de protoni prin !orte nucleare"interactiuni tari#$"interactiuni tari#$
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
4/91
Particulele elementareParticulele elementare
%lectronii%lectronii sunt particule elementare cu masa negli&abilasunt particule elementare cu masa negli&abila
"'$()'*+'(")#.()"'$()'*+'(")#.()/*(/*(0g, contribuind cu mai putin de0g, contribuind cu mai putin de)$)12 la masa totala a atomului$ Se poate considera ca)$)12 la masa totala a atomului$ Se poate considera caintrega masa a atomului este concentrata in nucleu$intrega masa a atomului este concentrata in nucleu$
sarcina electrica negativa -($1 x () (' coulombssarcina electrica negativa -($1 x () (' coulombs
se deplaseaza pe orbite circulare sau eliptice in &urulse deplaseaza pe orbite circulare sau eliptice in &urul
nucleului, avand di!erite nivele energetice 3,4,5,,6$nucleului, avand di!erite nivele energetice 3,4,5,,6$7iecare dintre aceste orbite poate contine un numar maxim7iecare dintre aceste orbite poate contine un numar maximde electroni "ex nivel 3 cu ede electroni "ex nivel 3 cu e--si nivel 6 cu 8)si nivel 6 cu 8)--
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
5/91
Particulele elementareParticulele elementare
9ntr-un atom neutru din punct de9ntr-un atom neutru din punct devedere electric, numarul electronilorvedere electric, numarul electronilorcare orbiteaza in &urul nucleului estecare orbiteaza in &urul nucleului esteegal cu numarul protonilor dinegal cu numarul protonilor dinnucleu$ umarul atomic Z reprezintanucleu$ umarul atomic Z reprezintanumarul atomilor si respectiv alnumarul atomilor si respectiv al
protonilior din acel atom$protonilior din acel atom$
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
6/91
Structura materieiStructura materiei
AtomulAtomul caracteristicicaracteristici
nr$ atomic Znr$ atomic Z numarul de sarcini electrice numarul de sarcini electrice nr$ de masa Anr$ de masa A particule din nucleu particule din nucleu
X
A
Z
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
7/91
Modele atomiceModele atomice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
8/91
Structura atomuluiStructura atomului
Modelul Rutherford (1911)Modelul Rutherford (1911) ucleu in centruucleu in centru concentreaza sarcinile ; "protonii# siconcentreaza sarcinile ; "protonii# si
particulele neutre electric "neutronii# -particulele neutre electric "neutronii# -
masa atomuluimasa atomului electroni pe orbite, la peri!erie norelectroni pe orbite, la peri!erie nor
e-e-
concentreaza sarcinile -, masaconcentreaza sarcinile -, masanegli&abilanegli&abila
sarcina e- sarcina p;sarcina e- sarcina p;
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
9/91
Structura atomuluiStructura atomului
BohrBohr e- se misca in &urul nucleului cu oe- se misca in &urul nucleului cu oanumita acceleratieanumita acceleratie
o sarcina electrica in miscare emite oo sarcina electrica in miscare emite o
unda electromegnetica,unda electromegnetica, pierzand energiepierzand energie e- ar pierde energie cineticae- ar pierde energie cinetica sa cadasa cada
pe nucleupe nucleu atomi instabiliatomi instabili
suma p;nmasa nucleu > suma p;n di!erenta energie de legatura intredi!erenta energie de legatura intre
nucleoninucleoni
E=mcE=mc22 (Einstein)(Einstein) %nergia de legatura%nergia de legatura energia necesara energia necesara
pt a des!ace nucleul in nucleonipt a des!ace nucleul in nucleoni
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
12/91
Modele atomiceModele atomice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
13/91
AtomiiAtomii
???$green-planet-solar-???$green-planet-solar-
energ@$comimagesbo=rBatom$gi!energ@$comimagesbo=rBatom$gi!
%lectronii sunt%lectronii suntmentinuti pe orbitementinuti pe orbite
prin doua !orte opuse$prin doua !orte opuse$ 7orta electrostatica7orta electrostatica-- 7orta centri!uga7orta centri!uga
ec=ilibrul intre acesteec=ilibrul intre acestedoua !orte mentinedoua !orte mentine
electronii pe orbiteelectronii pe orbite
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
14/91
Les atomesLes atomes
7orta electrostatica7orta electrostatica
Cu cat numarul atomicCu cat numarul atomiceste mai mare "maieste mai mare "maimulti protoni# cu atatmulti protoni# cu atat!orta electrostatica!orta electrostatica
pentru toti electroniipentru toti electroniieste mai mareeste mai mare
; B%7 C7
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
15/91
Forta electrostatica si energiaForta electrostatica si energia
cineticacinetica %lectronii situati mai aproape de nucleu "electroni%lectronii situati mai aproape de nucleu "electroni
centrali# vor aveo o !orta electrostatica mai marecentrali# vor aveo o !orta electrostatica mai maresi o energie mai redusa$si o energie mai redusa$
%lectronii care sunt mai departati de nucleu%lectronii care sunt mai departati de nucleu"peri!erici# au o !orta electrostatica mai mare dar"peri!erici# au o !orta electrostatica mai mare daro energie mai inalta, ei avand sanse mai mari deo energie mai inalta, ei avand sanse mai mari dea parasi atomul$a parasi atomul$
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
16/91
Ionizarea atomilorIonizarea atomilor
9onizarea este procesul !izic de9onizarea este procesul !izic deconversie a unui atom in ion princonversie a unui atom in ion prinprimire sau prin cedare de energieprimire sau prin cedare de energie
9oni pozitivi, ioni negativi9oni pozitivi, ioni negativi
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
17/91
IonizareaIonizarea
DnDn ion incarcat pozitivion incarcat pozitiv este produs atuncieste produs atuncicand un electron legat de atom absoarbecand un electron legat de atom absoarbesu!icienta energie pentru a putea invingesu!icienta energie pentru a putea invinge!orta electrostatica!orta electrostatica si pentru a !i eliberat dinsi pentru a !i eliberat dinatomatom
Cantitatea de energie necesara potentialCantitatea de energie necesara potentialde ionizarede ionizare
DnDn ion negativion negativ se produce cand un electronse produce cand un electronliber intra in coliziune cu un atom si esteliber intra in coliziune cu un atom si este
capturat de care acesta, cedand intreagacapturat de care acesta, cedand intreagaenergie excedentara sub !orma de cuantaenergie excedentara sub !orma de cuantade energiede energie
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
18/91
ExcitareaExcitarea
9n starea !undamentala,9n starea !undamentala,electronul se a!la peelectronul se a!la peorbita cu energie minimaorbita cu energie minima
%xcitarea este cresterea%xcitarea este crestereanivelului de energie alnivelului de energie alatomului , superior stariiatomului , superior stariilui de ec=ilibru energeticlui de ec=ilibru energetic
e- trece pe o orbitae- trece pe o orbitasuperioara, cedandsuperioara, cedandenergieenergie
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
19/91
Excitarea atomilorExcitarea atomilor
Eurata de viata a unui atomEurata de viata a unui atomin stare excitata este inin stare excitata este ingeneral scurta F atomigeneral scurta F atomiinstabiliinstabili
Spontan sau provocat de oSpontan sau provocat de ocuanta de energie "numitacuanta de energie "numita!oton# sistemele parasesc!oton# sistemele parasesc
starea de excitare si revin lastarea de excitare si revin lapozitia de ec=ilibrupozitia de ec=ilibruenergetic prin cedare deenergetic prin cedare deenergieenergie
Atomii cu durata lunga deAtomii cu durata lunga deviata in stare excitata seviata in stare excitata senumesc metastabilinumesc metastabili
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
20/91
Excitarea atomilorExcitarea atomilor
Eupa excitare, atomul se poateEupa excitare, atomul se poateintoarce la o stare in!erioara deintoarce la o stare in!erioara deexcitare sau la nivelul de repausexcitare sau la nivelul de repaus
energetic !undamental prinenergetic !undamental prinemiterea unui !oton de energieemiterea unui !oton de energiecaracteristicacaracteristica
%misia !otonilor de catre atomii%misia !otonilor de catre atomii
care se gasesc in di!erite sari decare se gasesc in di!erite sari deexcitare, conduc la un spectruexcitare, conduc la un spectruelectromagnetic care alcatuiescelectromagnetic care alcatuiescradiatiile electromagneticeradiatiile electromagneticecaracteristicecaracteristice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
21/91
RadiatiileRadiatiile
9n !izica,9n !izica, radiatiile descriu oriceradiatiile descriu oriceproces in care energia emisa de unproces in care energia emisa de uncorp se deplaseaza printr-un mediucorp se deplaseaza printr-un mediu
sau in spatiu pentru ca in !inal sa !iesau in spatiu pentru ca in !inal sa !ieabsorbita de alte corpuriabsorbita de alte corpuri
Radiatii:Radiatii: %lectromagnetice%lectromagnetice corpuscularecorpusculare
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
22/91
Radiatii corusculareRadiatii corusculare
%nergia este transportata de catre%nergia este transportata de catreparticuleparticule materimateriale !oarte rapide:ale !oarte rapide:atomi, ioni, particule ale atomuluiatomi, ioni, particule ale atomului
"neutron"neutronii, electron, electronii, particule, particuleelementaelementarere##
%xemple:%xemple: Radiatii catodiceRadiatii catodice Radiatii alp=aRadiatii alp=a Radiatii neutroniceRadiatii neutronice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
23/91
Radiatii corusculareRadiatii corusculare
Radiatii catodiceRadiatii catodiceRadiatiiRadiatii alphaalpha
%lectroni liberi%lectroni liberi
Sunt produseSunt produsein tubulin tubulcatodiccatodic
ParticuleParticule
atomiceatomice
%mise prin%mise prindezintegrareadezintegrarea
nucleilornucleilor"izotopi de"izotopi deuraniu#uraniu#
eutroni
%mise prindezintegrarearadioactiva a
nucleilor
Radiatiineutronice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
24/91
Radiatii electromagneticeRadiatii electromagnetice
%nergia este transportata de%nergia este transportata de undeundeelecromagneticeelecromagneticesinusoidale cu di!eritesinusoidale cu di!eritelungimi de undalungimi de unda
6 sarcina electrica in miscare6 sarcina electrica in miscaregenereaza un camp magnetic F undegenereaza un camp magnetic F undeelectromagneticeelectromagnetice
Dnda rezulta prin compunerea siDnda rezulta prin compunerea sidescompunerea periodica a campuluidescompunerea periodica a campuluimagnetic si electricmagnetic si electric
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
25/91
Sectrul undelorSectrul undelor
electromagneticeelectromagnetice Campul electromagnetic gama deCampul electromagnetic gama de
spectre a tuturor !recventelorspectre a tuturor !recventelorposibile pentru radiatiileposibile pentru radiatiileelectromagneticeelectromagnetice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
26/91
Radiatiile electromagneticeRadiatiile electromagnetice
%nergie - 0eG%nergie - 0eG lungime de unda - unitati metricelungime de unda - unitati metrice
Diagnostic
Terapie
0,5 1,5 3eV 0,12keV 1 10 102 103 104
24k 8k 4k 100 10 1 0,1 0,01 0,001
UVUVIRIRVizibil
Vizibil
RX +RX +
EE
Cos
mic
Cos
mic
Ra
dio
Ra
dio
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
27/91
Radiatiile ionizanteRadiatiile ionizante
Radiatiile care au su!icienta energieRadiatiile care au su!icienta energiepentru ionizarea particulelorpentru ionizarea particulelor
9nduc adesea perturbari ale sistemelor9nduc adesea perturbari ale sistemelorbiologice si pot cauza mutatii AE si unbiologice si pot cauza mutatii AE si une!ect cancerigene!ect cancerigen
Acest tip de radiatii se produc inAcest tip de radiatii se produc ingeneral prin dezintegrare radioactivageneral prin dezintegrare radioactiva
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
28/91
Radiatii ionizanteRadiatii ionizante
%xemple de radiatii ionizante:%xemple de radiatii ionizante: Radiatiile alp=aRadiatiile alp=a"H# F sunt !oarte"H# F sunt !oarteionizante, apar prin dezintegrarea unuiionizante, apar prin dezintegrarea unuinucleu de Ieliunucleu de Ieliu
RadiatiiRadiatii "J-# - apar prin dezintegrarea"J-# - apar prin dezintegrareaunui neutron de un proton din nucleu,unui neutron de un proton din nucleu,rezultand particule J- si antineutrinorezultand particule J- si antineutrino
Radiatii J ; - apar la emitere deRadiatii J ; - apar la emitere depozitroni liberi, sunt !oarte instabile si sepozitroni liberi, sunt !oarte instabile si setrans!orma in radiatii Ktrans!orma in radiatii K
Radiatii K F sunt !otoni cu !recventaRadiatii K F sunt !otoni cu !recventa
peste ()(' Iz$peste ()(' Iz$
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
29/91
Radiatii non ionizanteRadiatii non ionizante
Radiatii care nu transporta su!icientaRadiatii care nu transporta su!icientaenergie pentru a ioniza atomii sauenergie pentru a ioniza atomii saumoleculelemoleculele
!orme de energie electromagnetica:!orme de energie electromagnetica:
unde radio, micro-ondes, radiatiiunde radio, micro-ondes, radiatiitLra=ertz, in!rarosii, lumina vizibila#$tLra=ertz, in!rarosii, lumina vizibila#$ Aceste radiatii electromagnetice auAceste radiatii electromagnetice au
energie su!icienta doar pentruenergie su!icienta doar pentru
excitarea atomilorexcitarea atomilor Ei!erite e!ecte biologice pot !iEi!erite e!ecte biologice pot !i
observate pentru di!erite tipuri deobservate pentru di!erite tipuri deradiatii non-ionizanteradiatii non-ionizante
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
30/91
Radiatiile !Radiatiile !
Radiatii electromagneticeRadiatii electromagnetice dual - corpuscul "!oton# ; undadual - corpuscul "!oton# ; unda dupa energie:dupa energie:
569 -569 - (-8 M, energie si penetratie scazuta (-8 M, energie si penetratie scazuta EDR% -EDR% - ),)(M, energie si penetratie ),)(M, energie si penetratie
crescutacrescuta
descoperite (+'8descoperite (+'8 Nil=elm Conrad ROntgenNil=elm Conrad ROntgen
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
31/91
(+'8 F N94I%45(+'8 F N94I%45C6RAEC6RAER6T%R6T%
RQntgen dLcouvre radiations"ra@ons X#(')( - Prix obel
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
32/91
Producerea radiatiilor !Producerea radiatiilor !
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
33/91
Producerea radiatiilor !Producerea radiatiilor !
A6ECAT6E
Tub de sticla vidat
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
34/91
RAE96RA799RAE96RA799
9TRA-6RA4%9TRA-6RA4%
RAE96RA799RAE96RA799%XTRA6RA4%%XTRA6RA4%
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
35/91
"aratura de roducere a R!"aratura de roducere a R!
Sursa de RXSursa de RX alimentarea de &oasa si inaltaalimentarea de &oasa si inalta
tensiunetensiune sistem de comanda si controlsistem de comanda si control
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
36/91
#u$ul de raze !#u$ul de raze !
mAmA
kVkV
RXRX
Anod = molibdencatod = filament de tungten
!e"eat"a
% i i t i i
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
37/91
%misia termoionica
x-section o!
!ilament
7ilamentincandescence
Actionarea butonului de expunere
curentul electric "mA# traverseaza !ilamentul catodic
7ilamentul este adus la incandescenta
%libereaza electroni "emisie termo-ionica#$
electrons
Cu cat temperatura !ilamentului este mai mare cu atat
numarul de electroni este mai mare
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
38/91
#u$ul de radiatii !#u$ul de radiatii !
mAmA
kVkV
RXRX
!enet"e
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
39/91
%Tungsten, 5olibden "numaratomic mare# $
7ocarul anodic "pata !ocala#
o mica zona de la anod undese !ormeaza radiatiile X
%Cu cat !ocarul anodic este maimic F cu atat imaginea
radiologica are o netitate maibuna
%la anod se produc (2 radiatii
X ; ''2 radiatii calorice
"nodul"nodul
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
40/91
"nodul"nodul
Eaca !ocarul anodic este !oarte mic F se produce mai multaEaca !ocarul anodic este !oarte mic F se produce mai multacaldura iar riscul de supraincalzire a anodului si decaldura iar riscul de supraincalzire a anodului si dedezintegrare este mai mare$dezintegrare este mai mare$
Anodul din material cu numar atomic mare Anodul din material cu numar atomic mare
Tinta de la anod unde electronii ciocnesc anodul "spotulTinta de la anod unde electronii ciocnesc anodul "spotul!ocal# F este inclinata !ata de directia !ascilului de electroni!ocal# F este inclinata !ata de directia !ascilului de electronipentru a mari supra!ata de impact a acestorapentru a mari supra!ata de impact a acestora
4i 7 P i i l
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
41/91
4ine 7ocus Principle
7o@er optiue"apparente#
7o@er actuelle
"reelle#
Target"Anode#
Cat=ode
P9E
7ocar anodic aparent7ocar anodic real
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
42/91
tubul rontgen F tub vidattubul rontgen F tub vidat
Sticla cu saruri de plumbSticla cu saruri de plumb
%liminarea caldurii F support de cupru%liminarea caldurii F support de cupru
Dlei de racire F la exteriorul tubului, inDlei de racire F la exteriorul tubului, incarcasa metalicacarcasa metalica
Radiatiile X care se produc la anodRadiatiile X care se produc la anodse propaga s!eric, in toate directiilese propaga s!eric, in toate directiile
!ereastra in tubul de sticla F permite!ereastra in tubul de sticla F permiteiesirea radiatiilor X din tubiesirea radiatiilor X din tub
7ocarul anodic aparent se gaseste pe7ocarul anodic aparent se gaseste pedirectia acestei !erestre a tubuluidirectia acestei !erestre a tubului
rontgenrontgen
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
43/91
&ircuite electrice&ircuite electrice
!unctii:!unctii:
7urnizeaza o tensiune &oasa pentru7urnizeaza o tensiune &oasa pentruincalzirea !ilamentului catoduc Fincalzirea !ilamentului catoduc Ftrans!ormator de &oasa tensiunetrans!ormator de &oasa tensiune
enerarea unei di!erente de potentialenerarea unei di!erente de potentialintre catod si anod F trans!ormator deintre catod si anod F trans!ormator deinalta tensiuneinalta tensiune
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
44/91
Ra@onnement X production
$ Activate lo?-voltage circuit to =eat !ilament*$ Activate =ig=-voltage circuit to pull electrons across tube$ %lectrons cross tube, stri0e target and produce x-ra@s($ Eepress exposure button8$ X-ra@ production stops ?=en exposure time ends$Release exposure button
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
45/91
#ransformator de 'oasa tensiune#ransformator de 'oasa tensiune
Eaca tensiunea care traverseaza !ilamentulEaca tensiunea care traverseaza !ilamentuleste prea mare, !ilamentul se consumaeste prea mare, !ilamentul se consuma
circuitul de &oasa tensiune are rolul de acircuitul de &oasa tensiune are rolul de a
reduce tensiunea inainte de travesareareduce tensiunea inainte de travesarea!ilamentului F reduce tensiunea la aprox!ilamentului F reduce tensiunea la aprox()G, ceea ce antreneaza un curent de -()G, ceea ce antreneaza un curent de -8mA care circula in !ilament8mA care circula in !ilament
Trans!ormator de &oasa tensiun
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
46/91
Trans!ormator de &oasa tensiun
primaire
Secondaire
(() volts or less
current
!lo?
() volts
current
!lo?
Circuit primar F intrarea tensiunii in trans!ormatorulde &oasa tensiune
Circuit secundarF la iesire $ Cu cat sunt mai putinespire la bobina secundara, cu atat tensiunea este maimare la iesire$
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
47/91
"utotransformator"utotransformator
Autotrans!ormatorul determina cateAutotrans!ormatorul determina catetensiune se va trans!era in circuitultensiune se va trans!era in circuitulde inalata tensiune$de inalata tensiune$
Cu cat sunt mai multe spireCu cat sunt mai multe spireselectionate in autotrans!ormator, cuselectionate in autotrans!ormator, cu
atat va creste tensiunea in tub "0G#atat va creste tensiunea in tub "0G#
Autotrans!ormer: t=e initial setting is 18 18Autotrans!ormer: i! t=e setting is c=anged to
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
48/91
(() G
18 volts
curre
nt!l o
?
Autotrans!ormer: t=e initial setting is 18 18volts leave t=e autotrans!ormer$
+) volts
to step-up trans!ormer
0Gpselector
Autotrans!ormer: i! t=e setting is c=anged to+), +) volts leave t=e autotrans!ormer$
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
49/91
#ransformator de inalta tensiune#ransformator de inalta tensiune
Tensiunea provenita de la autotrans!ormatorTensiunea provenita de la autotrans!ormatoreste ampli!icata in circuitul de inaltaeste ampli!icata in circuitul de inaltatensiune$tensiune$
%x: 4a tension ultime venant du%x: 4a tension ultime venant dutrans!ormateurtrans!ormateur de =aut tensionde =aut tensionest U peuest U peuprVs mille !ois plus ue la tension dWentrLe$prVs mille !ois plus ue la tension dWentrLe$Par exemple, si vous rLglez le bouton dePar exemple, si vous rLglez le bouton de
contrQle UcontrQle U 18 0G18 0G, 18 volts permet de uitter, 18 volts permet de uitterle autotrans!ormateur$le autotrans!ormateur$
Ce 18 volts est augmentLe U 18$))) voltsCe 18 volts est augmentLe U 18$))) voltspar le trans!ormateur LlLvateur$par le trans!ormateur LlLvateur$
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
50/91
Trans!ormator de inalta tensiune
primaire
secondaire
18-') volts
current
!lo?
18,))) to'),))) volts
current
!lo?
Relatia intre di!eritele componenete ale tubului
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
51/91
18,))) to'),))) volts
0Gpcontrol
!ilament(() volts() volts
Relatia intre di!eritele componenete ale tubului $
Auto-trans!ormer
mAcontrol Step-do?ntrans!ormer
XRA
TDY%
Step-uptrans!ormer
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
52/91
Radiatiile X sunt produse doar peparcursul timpului de expunere
Eurata de activitate a circuitului de inaltatensiune "care determina 0G# este durata
de expunere
-Dlei - izolarea componenetelor electrice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
53/91
-Dlei - izolarea componenetelor electrice,-Racirea anodului,-7iltrarea radiatiilor X
oil barriermaterial
Step-upTrans!ormer
Step-do?nTrans!ormer
Curentul electric
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
54/91
Curentul care circula este un curent alternativ
1) c@cles
( ciclu F o !aza pozitiva si una negativa
Eoar in !aza pozitiva se produc radiatiile X"anodul este pozitiv #
( ciclu dureaza (1) sec F sunt 1) cicliisec
Curentul electric
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
55/91
; ((), )
- ((), )
positive
negative
target positiveelectrons !lo?
target negativeno electron !lo?
target positiveelectrons !lo?
)
Courant alternati!
5asini cu potential constant convetresc curentul
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
56/91
Eirect Current "Constant Potential#
1)-c@cle Alternating Current
5asini cu potential constantB convetresc curentulalternativ in curent continuu "tension constante#$
%!icacitate mai mare a tubului
Timer
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
57/91
Timer
4a dispositi! pour contrQle de la durLe delWexposition$
-9mpulsions-secondes
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
58/91
%xposure !actors too =ig=
"too dar0#
Correct exposure !actors
%xposure !actors too lo? "too lig=t#
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
59/91
es facteurses facteurs de controlede controle du faisceau de raons !du faisceau de raons !
mA,mA, 0G,0G,
Timp de expunere,Timp de expunere,
7iltrarea7iltrarea colimareacolimarea
illi" ( ")illi" ( ")
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
60/91
milli"mere (m")milli"mere (m")
mA determina cantitatea de curentmA determina cantitatea de curentcare circula prin !ilament "catod#care circula prin !ilament "catod#
9n!luenteza numarul de electroni9n!luenteza numarul de electroniprodusi la catod si indirectprodusi la catod si indirect cantitateacantitateade radiatii Xde radiatii X
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
61/91
Ra@onnement X production
$ Activate lo?-voltage circuit to =eat !ilament*$ Activate =ig=-voltage circuit to pull electrons across tube$ %lectrons cross tube, stri0e target and produce x-ra@s($ Eepress exposure button8$ X-ra@ production stops ?=en exposure time ends$Release exposure button
mA
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
62/91
mA"milliampere#4e rLglage mA dLtermine le c=au!!age du !ilament$
Plus la tempLrature du !ilament, le plus dWLlectronsui sont Lmis, le plus dWLlectrons traversant le tube Ura@ons X, plus le nombre de ra@ons X ui enrLsultent$
9l nW@a pas de c=angement dans lWLnergie mo@enne oumaximale dWLnergie du !aisceau de ra@ons X$ Eoublerles rLsultats mA mise en deux !ois plus de ra@ons-x$
umbero!
X-ra@s
X-ra@ %nerg@
() mA "t?ice as man@ x-ra@s#
8 mA
maximum energ@
average energ@
"no c=ange#
"no c=ange#
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
63/91
*ilo+olta'*ilo+olta'(,+)(,+) Controlul 0GControlul 0G-- tensiunea care traverseaza tubultensiunea care traverseaza tubul
radiogenradiogen
[) 0Gp[) 0Gp -- tensiunea maximalatensiunea maximala
cu cat tensiunea este mai mare, cu atat electronii carecu cat tensiunea este mai mare, cu atat electronii caretraverseaza tubul vor avea o viteza mai mare iartraverseaza tubul vor avea o viteza mai mare iarradiatiile X rezultate vor avea o energie mai mare $radiatiile X rezultate vor avea o energie mai mare $
3G controleaza3G controleaza energia si penetrabilitateaenergia si penetrabilitatea radiatiilor X,radiatiilor X,controland decicontroland deci calitateacalitatearadiatiilor Xradiatiilor X
0iloGolta&"0G#
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
64/91
0iloGolta&"0G#
X-ra@ %nerg@ "0eG#
umbe
ro!X-ra@s
[) ')
') 0Gp
[) 0Gp
3G F creste energia radiatiilor X F
penetrabilitatea
Timpul de expunere
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
65/91
umbero!
X-ra@s
X-ra@ %nerg@
() impulses"t?ice as man@ x-ra@s#
8 impulses
maximum energ@
average energ@
Timpul de expunere
creste cantitatea de radiatii Xu in!luenteaza energia !asciculu@lui
"no c=ange#
"no c=ange#
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
66/91
Yuton de expunere
%xpunerea dureaza doar cat este setata timpul de
expunere
u este in!luentata de mentinerea apasata abutonului de expunere F nu exista supraexpunere
%ste posibila subexpunerea prin decuplareaprecoce a butonului exponometru
M i l d dM i l d d
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
67/91
Mecanismul de roducerea aMecanismul de roducerea a
radiatiilor !radiatiilor ! %xista doua tipuri de radiatii X%xista doua tipuri de radiatii X
produse la nivelul tintei anodiceproduse la nivelul tintei anodice
Radiatii de !ranareRadiatii de !ranare Radiatii X caracteristiceRadiatii X caracteristice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
68/91
Radiatii de franareRadiatii de franare Se produc prin incetinirea electronilorSe produc prin incetinirea electronilor
accelerati, proveniti de la catod, cand trecaccelerati, proveniti de la catod, cand trecprin vecinatatea nucleilor atomilor tintaprin vecinatatea nucleilor atomilor tinta
Cu cat electronii sunt mai apoape de nucleu,Cu cat electronii sunt mai apoape de nucleu,cu atat sunt mai incetiniticu atat sunt mai incetiniti
Cu cat viteza electronilor este mai mare, cuCu cat viteza electronilor este mai mare, cuatat energia radiatiilor de !ranare rezultateatat energia radiatiilor de !ranare rezultate
este mai mareeste mai mare %lectronii sunt deviati%lectronii sunt deviati %lectronii interactioneaza apoi cu mai multi%lectronii interactioneaza apoi cu mai multi
atomi, pana la pierderea totala a energieieatomi, pana la pierderea totala a energieielorlor
Radiatii de !ranare
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
69/91
Radiatii de !ranare
;%lectrones durand vitesse
%lectronii suntincetiniti candtrec prinvecinatateanucleului -energiasuplimentaraeste eliberatasub !orma deradiatii X de
!ranare
%lectronii isi sc=imbadirectia si se deplaseaza ,interactionana cu alti atomi,pana la pierderea complectaa eneriei lor
Radiatii de !ranare
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
70/91
%nerg@ maximalle
%lectronii intra inatomi si isi pierdintreaga lorenergie, !iindmentinuti in atom %nergia radiatiilor X de
!ranare produsa F energiamaximala
;
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
71/91
Radiatii ! caracteristiceRadiatii ! caracteristice %lectronii intra in coliziune%lectronii intra in coliziune cu un electroncu un electron dedepe orbita unui atom din anodul tintape orbita unui atom din anodul tinta
electronul este scos de pe orbita, loculelectronul este scos de pe orbita, loculramas liber este ocupat imediat de unramas liber este ocupat imediat de unelectron de pe o orbita peri!erica , iarelectron de pe o orbita peri!erica , iarenergia este cedata sub !orma de radiatii Xenergia este cedata sub !orma de radiatii Xcaracteristicecaracteristice
energia electronilor de mare viteza trebuieenergia electronilor de mare viteza trebuiesa depaseasca energia de legatura asa depaseasca energia de legatura aelectronilor tinta cu care interactioneazaelectronilor tinta cu care interactioneaza
Cei doi electroni parasesc atomulCei doi electroni parasesc atomul
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
72/91
Radiatii X caracteristice
4 3
5EWLlectrons de =autevitesse dWau moins [)0eG dWLnergie "il !autplus ue lWLnergie de
liaison du 3-s=ell atomede tungstVne# lesgrVves dWLlectrons dansla couc=e 3, la mettant=ors de son orbite
%&ectedelectron leavesatom
Recoil Llectrons"avec trVs peudWLnergie#sorties dWatome
vacanc@
%lectron U 4-s=elldescend pourcombler cettevacance dans 3-s=ell
Radiatii X caracteristice
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
73/91
au energia carateristica a materialului tinta
%nergia lor va !i egala cu di!erenta dintre energiade lagatura a electronilor implicati si energia lorinitiala cu care lovesc tinta
%nergia de legatura depinde de materialul dincare este constituita tinta si anume estedependenta de numarul atomic Z "nr de protonidin nucleu#
3-s=ell
5-s=ell
4-s=ell
Spectrul de Radiatii X $
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
74/91
pSpectru de energii F spectru de radiatii X cu di!eritelungiumi de unda
%nergia F determinata de 0G
ma&oritatea radiatiilor sunt radiatii de !ranare si doar
cateva sunt radiatii X caracteristice
X-ra@ energ@ "0eG#
Ra@onnement caracteristiue
"8' \ 1[ 0eG#
]
o!x
-ra@s
Ra@onnementEe 7reinage
Spectrul de radiatii X $#
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
75/91
Spect u de ad at #%ste in!luentat de : :% Eistanta intre electronii de inalta
vitreza si nucleul atomilor tinta% 9nteractiunile multiple ale electronilor
" electronii continua sa interactionezapana cand isi pierd intreaga lor
energie#% Tensiunea , potentialul constant $
Producerea radiatiilor X !oarte ine!icienta
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
76/91
Producerea radiatiilor X F !oarte ine!icienta
(2 radiatii X
''2dintre inetractiuni- producere decaldura
=eat
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
77/91
FiltrareaFiltrarea
Spectrul de radiatii X cu di!erite energiiSpectrul de radiatii X cu di!erite energii %nergie su!icienta pentru penetrarea%nergie su!icienta pentru penetrarea
tesuturilor si producerea unei imaginitesuturilor si producerea unei imaginiradiologiceradiologice
Radiatii de &oasa energieRadiatii de &oasa energie - contribuie la- contribuie lairadierea pacientului dar nu au contributieiradierea pacientului dar nu au contributiediagnostica, nu a&ung la !ilmdiagnostica, nu a&ung la !ilm
!iltru de aluminiu F!iltru de aluminiu F indepartarea !otonilorindepartarea !otonilorde energie in!erioarade energie in!erioara
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
78/91
FiltrareaFiltrarea
Creste calitateaCreste calitatearadiatiilor Xradiatiilor X
reglemetari nationalereglemetari nationaleF la tuburi de [)0GF la tuburi de [)0Geste necesara o !iltrareeste necesara o !iltraretotala de ,8 mmtotala de ,8 mmec=ivalent de aluminiuec=ivalent de aluminiu
7ilter
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
79/91
&olimarea&olimarea
ReducereaReducereadiametruluidiametrului!asciculului de!asciculului de
radiatiiradiatii
rotund saurotund saurectangularrectangular
[cm de diamVtre[cm de diamVtre
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
80/91
&olimarea&olimarea
Restarngerea zonei iradiate doar laRestarngerea zonei iradiate doar lacea de interes diagnosticcea de interes diagnostic
Radiatiile di!uzate "imprastiate # vorRadiatiile di!uzate "imprastiate # vorcrea o supraexpunere a pacientului sicrea o supraexpunere a pacientului sivor diminua calitatea imaginiivor diminua calitatea imaginii
radiologiceradiologice
&ollimation&ollimation
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
81/91
&ollimation&ollimation
Eisc de plumb cu unEisc de plumb cu unori!iciu in interiorori!iciu in interior
determina !orma sidetermina !orma sidimensiuneadimensiunea!asciculului de radiatii!asciculului de radiatiiXX
Colimarea
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
82/91
Partea expusa laiesire este mai maredecat cea de laintrare
Scade iradiereadi!uza a pacientului $
Reduce doza la
pacient
collimatedbeam
collimator
target"x-ra@ source#
[ cm Colimarea
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
83/91
Colimarea cilindrica cudiametrul de [ cm reduceiradierea cu 82
Colimarea rectangularasuplimentara poate
reduce iradierea cu 882$
1 cm round
!ilm"$8 cm long#
entrance
entranceexitexit
1 cm[ cm
area covered at s0in sur!ace "1 cm round P9E#
area covered as beam exits "1 cm round P9E#
area covered at s0in sur!ace "[ cm round P9E#
area covered as beam exits "[ cm round P9E#
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
84/91
InteractiuneaInteractiunea
R"-I"#II.R ! &/R"-I"#II.R ! &/M"#ERI"M"#ERI"
Interactiunea radiatiilor ! cuInteractiunea radiatiilor ! cu
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
85/91
Interactiunea radiatiilor ! cuInteractiunea radiatiilor ! cu
materiamateria '2 din rad X traverseaza tesuturile'2 din rad X traverseaza tesuturile
!ara sa interactioneze cu acestea!ara sa interactioneze cu acestea
* tipuri de interactiuni sunt posibile* tipuri de interactiuni sunt posibile($($ imprastierea coerentaimprastierea coerenta ""e!ectule!ectul
T=ompson#T=ompson#
$ di!uziunea Compton$ di!uziunea Compton*$*$ absorbtiaabsorbtiap=oto-electrip=oto-electricaca
Imprastiere Imprastiere Absorbtia
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
86/91
coerenta (efect
Thomson)
Compton fotoelectrica
Radiatii X de energie
&oasa interactioneaza cuelectronii de pe orbiteleperi!erice si ii !ace savibreze$
Dn electron de pe o
orbita peri!erica este scosde pe orbita un Llectronrezultand un ion"ionizare#
Dn electron central este
ciocnit de radiatiile X, cuun Llectron central estescos de pe orbitarezultand un ion pozitiv siun electron liber
%lectronul nu este scos
din atom
%lectronul este eliberat
din atom
%lectronul este eliberat
din atom7ara ionizare ionizare ionizare
7otonul este deviat pe onoua directie , !arapierdere de energie
Radiatiile X primare pierdo parte din energie sicontinua deplasarea darpe o directie di!erita "sunt
deviate#
Radiatiile X primare pierdintreaga lor energie- nurezulta radiatii di!uzate
+2 dintre interactiuni$ 12 dintre inetractiuni *)2 dintre inetractiuni
9mprastiere coerenta
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
87/91
primar@ x-ra@stri0eselectron inouter s=ell
Radiatiile X emise cu
aceeasi energie cu ceaa radiatiilor X primare,dar au alta directie
p"%!ect T=omson
electron vibrates
4^e!!et Compton
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
88/91
e&ected electron
"negative ion#
p
primar@ x-ra@
atom ?it= netpositive c=argeis positive ion
scattered x-ra@
P=otoelectric Absorption
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
89/91
P=otoelectric Absorptione&ected electron
"negative ion#
atom ?it= netpositive c=arge"positive ion#
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
90/91
R0f0R0f0
7/26/2019 01 Fizica Radiatilor
91/91
R0f0rencesR0f0rences
Sel!-stud@ X-Ra@ production -pptSel!-stud@ X-Ra@ production -ppt&a@nes$(_osu$edu$&a@nes$(_osu$edu$
1: Whaites E. Essentials of Dental1: Whaites E. Essentials of Dental
Radiography CHURCHILL LIVING!"NE#Radiography CHURCHILL LIVING!"NE#$%%$%%
&. White C# 'haroah (). "ral radiology.&. White C# 'haroah (). "ral radiology.
'rin*iples and interpretation. +o,rth edition#'rin*iples and interpretation. +o,rth edition#
(os-y $%%%(os-y $%%% +. 'assler (an,el de Radiologie Dentaire+. 'assler (an,el de Radiologie Dentaire
et /a0illofa*ialet /a0illofa*ial
Top Related