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Radiação e sua Interação com a Matéria

Radiação é uma forma de propagação da energia pelo espaço. Se acompanhada de matéria,  chama-

se  radiação  corpuscular.  Quando  é  apenas  energia,  chama-se radiação eletromagnética. Há muitas 
radiações diferentes e apenas algumas delas são de interesse da Radioterapia. As partículas beta e os 
prótons são radiações corpusculares, possuem massa e carga elétrica. Os raios X e os raios gama são 
fótons, que podem ser entendidos como pequenos pacotes de energia, sem massa nem carga elétrica.

Sempre que a radiação tem a capacidade de arrancar elétrons de um átomo ela pode ser chamada 

de radiação ionizante. Os raios X e gama, as partículas beta e os prótons são radiações ionizantes. A 
luz, as micro-ondas e os raios ultravioletas são radiações não-ionizantes.

A interação da radiação com a matéria não é constante e uniforme. Ela depende de alguns fatores 

que fazem com que a interação tenha maior ou menor probabilidade de ocorrer. Além disso, ao 
ocorrer, pode haver maior ou menor troca de energia entre a radiação e a matéria. Há diversas formas 
de interação da radiação com a matéria, mas as interações mais importantes para a Radioterapia são 
o efeito fotoelétrico, o efeito Compton e a produção de pares.

1.1 - Efeito Fotoelétrico

O Efeito Fotoelétrico ou absorção ocorre quando um fóton incide em elétron orbital fortemente  

ligado  ao  núcleo  atômico.  Nesse  caso,  a  energia  será  totalmente absorvida pelo elétron e o 
fóton deixará de existir. O elétron é ejetado do átomo provocando ionização. Esse tipo de interação 
depende muito do número atômico do material. Se o átomo tiver número atômico alto, ou seja, 
muitos prótons em seu núcleo,  terá mais elétrons fortemente ligados. Como a interação fotoelétrica 
ocorre com elétrons fortemente ligados, a probabilidade de ocorrer efeito fotoelétrico com núcleos 
de número atômico alto é muito maior.

Nesse tipo de interação, o fóton incidente é totalmente absorvido pelo elétron orbital. Para que 

essa interação ocorra, o fóton deve, obrigatoriamente, ter energia maior do que a energia de ligação 
do elétron. Ao absorver toda a energia do fóton, o elétron consegue sair do átomo, deixando uma 
vaga na camada onde estava. Ocorre, portanto, uma ionização.

A probabilidade de ocorrer uma interação desse tipo é maior quando a energia do fóton tem 

valor próximo da energia de ligação do elétron. Quanto maior a diferença entre a energia do fóton e 
a energia de ligação do elétron, menor a chance de ocorrer a interação. Como as energias de ligação 
estão na faixa de poucos eV até algumas  dezenas  de  keV,  é  nessa  faixa  de  energia  que  predomina  
o  efeito fotoelétrico. Se o fóton tiver energia acima de 1 MeV a probabilidade de ocorrer efeito 
fotoelétrico já é muito pequena. Combinando os dois fatores, energia do fóton e número atômico do 
núcleo, haverá muito mais interações fotoelétricas para fótons de energia baixa incidindo em material 
de número atômico alto.

Figura 1.0 - Efeito fotoelétrico

Princípios Físicos da Radioterapia