O que é blindagem de raios-X – Definição

A blindagem eficaz dos raios X é, na maioria dos casos, baseada no uso de materiais com duas propriedades de materiais a seguir: Alto número atômico e material de densidade. Blindagem de raios-X

Blindagem de raios gama e raios-XOs raios X , também conhecidos como radiação X , referem-se à radiação eletromagnética (sem massa em repouso, sem carga) de altas energias. Os raios X são fótons de alta energia, com comprimentos de onda curtos e, portanto, frequência muito alta. A frequência de radiação é o parâmetro chave de todos os fótons, porque determina a energia de um fóton. Os fótons são classificados de acordo com as energias das ondas de rádio de baixa energia e radiação infravermelha, através da luz visível, aos raios X de alta energia e raios gama .

A maioria dos raios X tem um comprimento de onda variando de 0,01 a 10 nanômetros (3 × 10 16 Hz a 3 × 10 19 Hz), correspondendo a energias na faixa de 100 eV a 100 keV. Os comprimentos de onda dos raios X são mais curtos que os dos raios UV e geralmente mais longos que os dos raios gama. A distinção entre raios X e raios gama não é tão simples e mudou nas últimas décadas. De acordo com a definição atualmente válida, os raios X são emitidos por elétrons fora do núcleo, enquanto os raios gama são emitidos pelo núcleo .

Blindagem de raios-X

Veja também: Blindagem de radiação ionizante

Atenuação de raios X

Coeficientes de atenuação.
Total de seções transversais de fótons.
Fonte: Wikimedia Commons

À medida que os fótons de alta energia passam pelo material, sua energia está diminuindo. Isso é conhecido como atenuação . A teoria da atenuação também é válida para raios-X e raios gama . Acontece que os fótons de energia mais alta (raios-X duros) viajam através do tecido mais facilmente do que os fótons de baixa energia (isto é, os fótons de energia mais alta têm menor probabilidade de interagir com a matéria). Grande parte desse efeito está relacionada ao efeito fotoelétrico . A probabilidade de absorção fotoelétrica é aproximadamente proporcional a (Z / E) 3, onde Z é o número atômico do átomo de tecido e E é a energia do fóton. À medida que E aumenta, a probabilidade de interação diminui rapidamente. Para energias mais altas, a dispersão de Compton se torna dominante. A dispersão de Compton é constante para energias diferentes, embora diminua lentamente em energias mais altas.

meia camada de valor

Como pode ser visto, a blindagem eficaz dos raios X é, na maioria dos casos, baseada no uso de materiais com duas propriedades de materiais a seguir:

  • alta densidade de material.
  • alto número atômico de material (materiais com alto Z)

No entanto, materiais de baixa densidade e materiais de baixo Z podem ser compensados ​​com espessura aumentada, o que é tão significativo quanto a densidade e o número atômico em aplicações de blindagem.

Um chumbo é amplamente utilizado como um escudo de raios-X . A principal vantagem da blindagem de chumbo está na sua compacidade devido à sua maior densidade. Um chumbo é amplamente utilizado como um escudo gama. Por outro lado, o  urânio empobrecido  é muito mais eficaz devido ao seu maior Z. O urânio empobrecido é usado para blindagem em fontes portáteis de raios gama.

Em  usinas nucleares, a  blindagem de um  núcleo de reator  pode ser fornecida por materiais do vaso de pressão do reator, internos do reator ( refletor de nêutrons ). Também o concreto pesado é geralmente usado para proteger os  nêutrons  e a radiação gama.

Em geral, a blindagem de raios-X é mais complexa e difícil do que a  blindagem de radiação alfa  ou  beta . Para entender de maneira abrangente como um raio X perde sua energia inicial, como pode ser atenuado e como pode ser protegido, precisamos ter um conhecimento detalhado dos mecanismos de interação.

Veja também mais teoria:  Interação de raios-X com a matéria

Veja também calculadora:  Atividade gama para taxa de dose (com / sem proteção)

Consulte também XCOM – seção transversal do fóton DB:  XCOM: banco de dados de seções transversais do fóton

Camada de metade do valor – raios-X

A camada de meio valor expressa a espessura do material absorvente necessário para reduzir a intensidade da radiação incidente por um fator de dois . Existem duas características principais da camada de meio valor:

  • camada de metade do valor diminui à medida que o número atômico do absorvedor aumenta. Por exemplo, são necessários 35 m de ar para reduzir a intensidade de um feixe de raios X de 100 keV por um fator de dois, enquanto apenas 0,12 mm de chumbo podem fazer a mesma coisa.
  • camada de metade do valor para todos os materiais aumenta com a energia dos raios-X. Por exemplo, de 0,26 cm para ferro a 100 keV a cerca de 0,64 cm a 200 keV.

Exemplo:

De quanto água é necessário o escorço, se você deseja reduzir a intensidade de um feixe de raios X monoenergético de 100 keV ( feixe estreito ) para 1% da intensidade do incidente? A camada de meio valor para raios-X de 100 keV na água é de 4,15 cm e o coeficiente de atenuação linear para raios-X de 100 keV na água é de 0,167 cm- 1 . O problema é bastante simples e pode ser descrito pela seguinte equação:

Se a camada de meio valor para a água for 4,15 cm, o coeficiente de atenuação linear é:Agora podemos usar a equação de atenuação exponencial:atenuação de raios-x - problema com solução

Portanto, a espessura necessária da água é de cerca de 27,58 cm . Essa espessura é relativamente grande e é causada por um pequeno número atômico de hidrogênio e oxigênio. Se calcularmos o mesmo problema para o chumbo (Pb) , obteremos a espessura x = 0,077 cm .

Tabela de camadas de metade do valor

Tabela de camadas de meio valor (em cm) para diferentes materiais com energias de fótons de 100, 200 e 500 keV.

Absorvedor 100 keV 200 keV 500 keV
Ar 3555 cm 4359 cm 6189 cm
Água 4,15 cm 5.1 cm 7.15 cm
Carbono 2,07 cm 2,53 cm 3.54 cm
Alumínio 1,59 cm 2,14 cm 3.05 cm
Ferro 0,26 cm 0,64 cm 1.06 cm
Cobre 0,18 cm 0,53 cm 0,95 cm
Conduzir  0.012 cm  0.068 cm  0,42 cm

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.