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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