Interação da Física das Radiações com o Cotidiano: uma prática multidisciplinar para o Ensino de Física

Abstract

Este trabalho aborda conceitos associadosà interação da radiação eletromagnética com a matéria, através de uma aplicação experimental de baixo custo, capaz de gerar imagens digitais comumente utilizadas emáreas de medicina nuclear, radiodiagnósticos, ciências ambientais, indústria, etc. Além de aproximar ao funcionamento básico de tecnologias inovadoras, esta prática também tem por objetivo permitir ao aluno compreender as leis físicas associadas, que normalmente são apresentadas nas disciplinas teóricas, mas que o aluno geralmente tem dificuldade de compreensão. O kité baseado na detecção da radiação gama, abordando fenômenos associados a interação de fótons com a matéria, leis do inverso do quadrado da distância e de atenuação de um feixe de fótons,ângulo sólido e resolução de imagens. Palavras-chave: interação de fótons com a matéria, radiação gama, contador Geiger-Müller, geração de imagens This work addresses concepts associated with the interaction of electromagnetic radiation with matter, through a low cost experimental application able to generate digital images commonly used in nuclear medicine, radiodiagnostics, environmental science, industry, etc. Besides approaching the basic concepts of innovative technologies, this practice also aims to enable students to understand the physical laws associated, which are usually presented in theoretical subjects, but students often have difficulty understanding. The kit is based on the gamma detection, addressing phenomena associated with the interaction of photons with matter, laws of the inverse square and attenuation of photons, solid angle and imaging resolution. Keywords: Interaction of photons with matter, gamma detection, Geiger-Müller counter, imaging IntroduçãoAspectos da Física das Radiações são indispensáveis para permitir que estudantes de diversasáreas adquiram uma compreensão mais abrangente de conceitos físicos necessários para o entendimento do avanço de pesquisas científicas e tecnologias inovadoras. O mais elementar dos casos talvez seja o uso de conceitos provenientes da interação da radiação com a matéria na construção de modelos de transferência de energia para o meio e na elaboração de processos * Endereço de correspondência: meigikos@if.uff.br.analíticos na indústria e na medicina. Os resultados dessas interações permitem descrever, por exemplo, forças resultantes que atuam em sistemas quânticos: a interação de fótons pela ação de campos eletromagnéticos, atuando sobre partículas carregadas do meio; partículas carregadas que têm sua ação em elétrons do meio aproximada por interações Coulombianas consecutivas; nêutrons que atuam sobre prótons e nêutrons de núcleos atômicos pela força nuclear forte [1]. Por outro lado, estes mesmos conceitos fazem parte da vida cotidiana dos alunos, sendo vastamente aplicados nasáreas de radiotera-

Ensino de Física usando situações-problema sobre uso de radiações ionizantes para o diagnóstico do câncer de mama

“…Falar sobre radiação ionizante ainda provoca muitas reações de medo e ansiedade na comunidade, isso devido à falta de informações concretas sobre sua utilização benéfica na área da saúde [4], principalmente quando se trata do diagnóstico e tratamento de doenças [5]. Com a abordagem desse tema, o aluno poderá discernir sobre riscos e benefícios decorrentes da utilização de diferentes tipos de radiações, como é o caso das radiações ionizantes presentes na mamografia, que corresponde a um dos métodos de diagnóstico do câncer de mama.…”

Otimização do crescimento de cristais cintiladores inorgânicos em matriz CsI dopada com lítio para uso como detectores de radiação

“…Na banda de valência se encontram elétrons responsáveis pelas ligações covalentes que geram as forças interatômicas. Na banda de condução encontram-se os elétrons com energia suficiente para migrar através do material gerando então a condutividade do mesmo, sendo o tamanho da banda proibida o fator a determinar a capacidade de um material ser isolante, semicondutor ou condutor[31,35,36,37]. Ao submeter o material a um aquecimento pré programado os elétrons aprisionados são liberados em um processo de desexcitação emite um fóton na região de espectro da luz visível[27,29,31].3.2.8 Detectores cintiladoresCintiladores são largamente utilizados não somente na detecção de radiação, mas também na medição de energia da radiação, principalmente para raios gama.…”

“…Foi também investigada a influência da radiação de fundo e do ruído eletrônico. AsFiguras 32,33,35,36,37,38 e 39 mostram os espectros obtidos na detecção da radiação gama com um único ajuste eletrônico com todos os cristais para fim de comparação sob condições idênticas. A Figura 34 utilizada como parâmetro de referência mostra um espectro gama de uma fonte 22 Na obtida com um cristal CsI puro, este espectro retirado da literatura de autoria de Pereira [30].…”