DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Radiações em Biomedicina - EB

Ano letivo: 2010-2011
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
1003013116pt


Learning goals
Adquirir conhecimentos básicos de Física Nuclear.
Familiarização com os processos de interacção da radiação com a matéria e com os detectores de radiação mais utilizados em Medicina Nuclear.
Adquirir capacidades para resolver problemas (analitica e computacionalmente) nas áreas genéricas acima mencionadas (i.e., de Física Nuclear básica, processos de interacção da radiação com a matéria e detecção de radiação, nomeadamente radiação gama).
Familiarização com alguns métodos experimentais fundamentais em Fisica Nuclear básica e em detecção da radiação, com ênfase para a detecção da radiação gama.
Capacidade de realizar experiências, interpretar e apresentar os resultados experimentais.
Utilização de meios informáticos para tratamento básico dos dados.
Desenvolver as competências de comunicação escrita, através da redacção de relatórios escritos.
Syllabus
I Noções Básicas de Física Nuclear
1.O núcleo atómico. Propriedades dos núcleos estáveis. Dimensões do núcleo; distribuições de carga e massa nucleares. O raio nuclear. Saturação das forças nucleares.
2 Fórmula de Weizsacker. Energia de ligação.
3. Radioactividade natural e lei do decaimento radioactivo. Séries radioactivas.
4. Processos de decaimento alfa, beta, gama e conversão interna. Aspectos energéticos. Vidas médias totais e parciais
5. Colisões e reacções nucleares.

II. Ressonância Magnética Nuclear (RMN)
3.1. Conceitos básicos: momentos magnéticos nucleares, equações de Bloch e relaxação
3.2. Natureza do sinal em RMN
3.3. Instrumentação básica

III -Radiação Ionizante
1. Fontes de radiação ionizante: radioisótopos, tubos de raios-X e radiação de sincrotrão
2. Interacção da radiação ionizante com a matéria
2.1. Noções básicas
2. 2 Perda de energia de uma particula carregada pesada num meio material: expressão de Bethe-Bloch
2.3. Perda de energia de um electrão num meio material por colisões atómicas e por efeito de travagem
2.4. Alcance de partículas carregadas pesadas e de electrões
2.3. Interacção de fotões: efeito fotoeléctrico, efeito Compton, produção de pares e dispersão de Rayleigh. Coeficientes de atenuação
3. Detectores de Radiação
3.1. Noções básicas: detectores de ionização e cintiladores; parâmetros de desempenho de um detector;
3.2. Câmaras de ionização, contadores proporcionais e contador Geiger
3.3. Detectores de semicondutores
3.4. Cintiladores e fotodetectores
4. Efeito biológico das radiações ionizantes
4.1 Noções básicas de dosimetria
4.2 Doses típicas devido a fontes ambientais
4.3 Fenómenos físico-químicos elementares desencadeados pela irradiação
4.4.Efeitos biológicos das radiações ionizantes a nível celular
Prerequisites
Generic skills to reach
. Competence in analysis and synthesis;
. Competence to solve problems;
. Critical thinking;
. Competence in autonomous learning;
. Competence in applying theoretical knowledge in practice;
. Competence in organization and planning;
. Competence in oral and written communication;
. Competence in information management;
. Competence for working in group;
. Self-criticism and self-evaluation;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures30
laboratory classes45
total of teaching hours75

Assessment
Laboratory or field work15 %
Problem solving15 %
Exam70 %

Bibliography of reference
Intermediate physics for medicine and biology, Russell K. Hobbie, 3rd ed, New York : Springer-Verlag, 2001.
Medical imaging physics, Hendee WR e Ritenou ER , Wiley-Liss, NY (4th ed., 2002)
Medical Physics and Biomedical Engineering B.H. Brown et al., IOP 1999.
Biomedical Uses of Radiation, William R. Hendee, Wiley-VCH, 1999.
Nuclear and Particle Physics, W.S.C. Williams, Oxford University press, 1992
Física dos métodos de imagem com raios X, João José Pedroso de Lima, Coimbra : Edições ASA, 1995.
Teaching method
Exposição oral, com recurso a meios audiovisuais, dos conceitos e metodologias de abordagem dos tópicos que constam do programa nas aulas teóricas. .
Resolução de problemas individualmente fora das horas de contacto com posterior discussão da resolução e resultado durante as aulas PL.
Nas aulas PL haverá também apresentação de casos práticos e discussão de problemas mais complexos em grupo com orientação. Grande parte das aulas PL serão dedicadas à realização de trabalhos laboratoriais e demonstrações experimentais.
Resources used
Laboratório de Física Nuclear com experiências que envolvam a utilizam de várias fontes radioactivas e diferentes tipos de detectores e sistemas de aquisição associados.
Equipamento audiovisual.