H9: de fysische basis van de biologische stralingseffecten
Wisselwerking van X en γ straling met materie
Interactiemechanismen
o Het foto-elektrisch effect
- De energie van een X straal/ foton wordt overgedragen op een elektron dicht bij de kern
van een atoom
- Dat elektron verlaat het atoom, het atoom wordt een ion
en is dus geïoniseerd
- Elektronen van hogere schillen vullen de plaats op van het
verwijderde elektron en stralen secundaire X straling uit
(deze is zodanig laag in energie dat zo volledig
geattenueerd wordt in een patiënt)
- De biologische effecten van de X straling wordt veroorzaakt door het foton-elektron als
direct ioniserend deeltje
- Waarschijnlijkheid van het optreden van het foto-elektrisch effect afhankelijk van het
aantal protonen of de Z waarde van een atoom => evenredig met Z5
De probabiliteit van C (6) is 400 keer kleiner dan Ca (20)
65 = 7800 en 205 = 3 200 000 => 3 200 = 400
- Waarschijnlijkheid van het optreden van het foto-elektrisch effect neemt a bij
toenemende energie van de X straling => E3 à E4
- De combinatie van de Z en E afhankelijkheid van het foto-elektrisch effect is de oorzaak
van de grote efficiëntie van lood, Pb (82), voor X straling
o Comptonverstrooiing
- Het foton gedraagt zich als een deeltje dat een botsing uitvoert met een orbitaal-
elektron
- Het invallende elektron geeft een fractie van zijn energie
af aan het comptonelektron (elektron van de
elektronenwolk van het atoom)
- Ontstaan van een verstrooid foton met lage energie in
een richting afwijkend van de invalsrichting = secundaire
X straling, deze energie is toch nog hoog genoeg
waardoor het de patiënt kan verlaten en de practicus kan bestralen
- Het comptonelektron is het direct ioniserend deeltje dat de biologische effecten gaat
veroorzaken
- De probabiliteit van het optreden van het comtoneffect is evenredig met de Z waarde
van het medium
De probabiliteit van C (6) is 3 keer kleiner dan Ca (20)
= 3
- De probabiliteit van het optreden van het comptoneffect neemt af in geringe mate met
de energie
- Doordat de richting van de verstrooide X straling niet hetzelfde is als de invallende X
stralen, zullen deze niet bijdragen tot de beeldinformatie maar zorgen voor sluiering van
de film waardoor contrastverlies optreedt
- Dit kan verminderd worden door de beperking van het bestraalde volume, dit door
collimatie van de bundel, compressie van het weefsel en strooistralenroosters
Wisselwerking van X en γ straling met materie
Interactiemechanismen
o Het foto-elektrisch effect
- De energie van een X straal/ foton wordt overgedragen op een elektron dicht bij de kern
van een atoom
- Dat elektron verlaat het atoom, het atoom wordt een ion
en is dus geïoniseerd
- Elektronen van hogere schillen vullen de plaats op van het
verwijderde elektron en stralen secundaire X straling uit
(deze is zodanig laag in energie dat zo volledig
geattenueerd wordt in een patiënt)
- De biologische effecten van de X straling wordt veroorzaakt door het foton-elektron als
direct ioniserend deeltje
- Waarschijnlijkheid van het optreden van het foto-elektrisch effect afhankelijk van het
aantal protonen of de Z waarde van een atoom => evenredig met Z5
De probabiliteit van C (6) is 400 keer kleiner dan Ca (20)
65 = 7800 en 205 = 3 200 000 => 3 200 = 400
- Waarschijnlijkheid van het optreden van het foto-elektrisch effect neemt a bij
toenemende energie van de X straling => E3 à E4
- De combinatie van de Z en E afhankelijkheid van het foto-elektrisch effect is de oorzaak
van de grote efficiëntie van lood, Pb (82), voor X straling
o Comptonverstrooiing
- Het foton gedraagt zich als een deeltje dat een botsing uitvoert met een orbitaal-
elektron
- Het invallende elektron geeft een fractie van zijn energie
af aan het comptonelektron (elektron van de
elektronenwolk van het atoom)
- Ontstaan van een verstrooid foton met lage energie in
een richting afwijkend van de invalsrichting = secundaire
X straling, deze energie is toch nog hoog genoeg
waardoor het de patiënt kan verlaten en de practicus kan bestralen
- Het comptonelektron is het direct ioniserend deeltje dat de biologische effecten gaat
veroorzaken
- De probabiliteit van het optreden van het comtoneffect is evenredig met de Z waarde
van het medium
De probabiliteit van C (6) is 3 keer kleiner dan Ca (20)
= 3
- De probabiliteit van het optreden van het comptoneffect neemt af in geringe mate met
de energie
- Doordat de richting van de verstrooide X straling niet hetzelfde is als de invallende X
stralen, zullen deze niet bijdragen tot de beeldinformatie maar zorgen voor sluiering van
de film waardoor contrastverlies optreedt
- Dit kan verminderd worden door de beperking van het bestraalde volume, dit door
collimatie van de bundel, compressie van het weefsel en strooistralenroosters
