Um feixe monocromático de raios X de energia 60 keV tem fluxo f = 2,0×10^12 fótons·s^-1·m^-2 e incide sobre…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um feixe monocromático de raios X de energia 60 keV tem fluxo f = 2,0×10^12 fótons·s^-1·m^-2 e incide sobre área A = 1,0×10^-2 m^2 de tecido (espessura x = 0,02 m, ? = 1000 kg·m^-3, coeficiente de atenuação µ = 50 m^-1). Calcule: (a) taxa de dose absorvida no volume irradiado (Gy/s e Gy/h); (b) tempo para atingir 10 mGy; (c) indique três medidas físicas para reduzir a dose mantendo qualidade de imagem.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
I0=f·A=2,0×10^12·1,0×10^-2=2,0×10^10 fótons/s. E_fóton=60 keV=60×10^3·1,6×10^-19=9,6×10^-15 J. P_inc=I0·E=1,92×10^-4 J/s. µx=50·0,02=1 ? fração absorvida a=1-e^{-1}=0,6321 ? P_abs=P_inc·a=1,21×10^-4 J/s. m=?Ax=1000·1,0×10^-2·0,02=0,2 kg. Taxa de dose = P_abs/m=1,21×10^-4/0,2=6,06×10^-4 Gy/s = 2,18 Gy/h. Tempo para 10 mGy: t=0,01/6,06×10^-4 ˜ 16,5 s. Medidas: reduzir corrente (mA) para diminuir fluxo; colimação/limitar campo irradiado; empregar algoritmos de reconstrução iterativa/filtragem para obter qualidade com menos fótons.
Explicação
A solução utiliza a relação entre o fluxo de fótons, a energia de cada fóton e a área irradiada para calcular a potência incidente e, em seguida, a potência absorvida pelo tecido, levando em conta o coeficiente de atenuação. A taxa de dose é obtida dividindo a potência absorvida pela massa do tecido, e o tempo para atingir uma dose específica é calculado a partir da taxa de dose. As medidas propostas para reduzir a dose mantêm a qualidade da imagem ao diminuir a quantidade de radiação utilizada.
Raio-X da questão
taxa de dose absorvida
avaliacao
taxa de dose absorvida · coeficiente de atenuação
Revisar os conceitos de radiação e atenuação em física.
O aluno pode confundir a taxa de dose absorvida com a dose total, não considerando o tempo de exposição e a área irradiada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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