Stralingsdeskundigheid
Samenvatting
1
,Inhoudsopgave
Semester 1
Nucliden-notatie en indeling nuclidenkaart ..................................................................................................... 4
Radioactief verval: .............................................................................................................................................. 4
Energie / golven / massa-decriment ................................................................................................................. 6
Ontstaan röntgenstraling (kV – mAs) ............................................................................................................... 7
Remstraling ........................................................................................................................................................ 7
Karakteristieke straling ...................................................................................................................................... 7
Radioactiviteit .................................................................................................................................................. 8
Interactie van fotonen met materie ................................................................................................................. 9
Interactie van geladen deeltjes met materie .................................................................................................. 17
Deeltjesstraling (corpusculaire straling): .......................................................................................................... 17
Interactie van geladen deeltjes met materie .................................................................................................... 18
Specifieke ionisatie en dracht ........................................................................................................................... 19
Specifieke ionisatie van α-straling: .............................................................................................................. 19
Dracht van alfastraling:................................................................................................................................ 20
Dracht van bèta’s/elektronen: .................................................................................................................... 21
Afscherming van bèta-stralers:.................................................................................................................... 22
Detectie van straling met behulp van ............................................................................................................. 23
Gasgevulde detectoren..................................................................................................................................... 23
• Ionisatiekamer: .................................................................................................................................. 23
• Proportionaalteller: ............................................................................................................................ 24
• Geiger-Müller teller: .......................................................................................................................... 25
Direct en indirect ioniserende straling: ....................................................................................................... 26
Bruto- en netto teltempo ............................................................................................................................ 27
Energie afhankelijkheid: .............................................................................................................................. 27
Dode tijd: ..................................................................................................................................................... 27
Bepalen werkelijk teltempo:........................................................................................................................ 27
Vaste stof detectoren ....................................................................................................................................... 28
Scintillatie detector ..................................................................................................................................... 28
Speciale halfgeleider detector .................................................................................................................... 32
Detectoren met behulp van vloeistoffen .......................................................................................................... 33
Cherenkov .................................................................................................................................................... 33
Vloeistof scintillatie detector....................................................................................................................... 33
Dosimetrie: .................................................................................................................................................... 34
Energie overdracht: .......................................................................................................................................... 34
Geladen deeltjes evenwicht: ............................................................................................................................. 34
Exposie:............................................................................................................................................................. 35
KERMA: ............................................................................................................................................................. 35
(Geabsorbeerde) dosis: ..................................................................................................................................... 35
2
, Biologisch effect: .............................................................................................................................................. 37
Equivalente dosis: ............................................................................................................................................. 37
Effectieve dosis: ................................................................................................................................................ 37
Theorie pratica ............................................................................................................................................... 39
Omgekeerde kwadratenwet ............................................................................................................................. 39
Halveringsdikte/hetero-en homogeniteitsgraad .............................................................................................. 40
DOP – dosis oppervlakte product ..................................................................................................................... 41
Verbanden tussen DOP en afstand / mAs / kV .......................................................................................... 41
Verbanden tussen strooistraling en veldgrootte / stralenkwaliteit / verstrooiingshoek .................................. 42
Buildup-factor en transmissie bij smalle en brede fotonenbundels .................................................................. 43
Radioactieve evenwichten ............................................................................................................................. 44
Natuurlijke radioactiviteit .............................................................................................................................. 48
Kunstmatige radioactiviteit ............................................................................................................................ 48
Radiobiologie basis ........................................................................................................................................ 49
Cellulaire radiobiologie .................................................................................................................................. 52
Dosis effect relatie ............................................................................................................................................ 52
Celoverlevingscurven ........................................................................................................................................ 53
Deterministische effecten .............................................................................................................................. 58
Stochastische effecten ................................................................................................................................... 61
Wetgeving ...................................................................................................................................................... 66
Algemeen.......................................................................................................................................................... 66
Dosislimieten en classificatie van medewerkers en stralingsruimten .............................................................. 69
Kwaliteitsborging ............................................................................................................................................. 71
Risico’s bij het werken met radioactieve stoffen ............................................................................................ 71
3
,Nucliden-notatie en indeling nuclidenkaart
Radionucliden = instabiele kernen (nucliden) die spontaan deeltjes en-of e.m.-straling
uitzenden.
De verandering van de kern (als iets vervalt) noemen ze desintegratie of transformatie.
Radioactief verval:
De n/p-verhouding is te groot:
(Bij ß-straling; dus elektronen of positronen; komen uit de schil)
→ Er zijn dus te veel neutronen voor het aan protonen.
→ Een neutron wordt omgevormd tot proton.
Resultaat:
De n/p-verhouding wordt kleiner.
Totale energie-inhoud van de kern wordt kleiner.
Er wordt energie meegegeven aan ß- en … → = anti-neutrino.
Formule:
P+ → n0 + ß- + v
Voorbeeld:
32 32
P → 16 S + ß- + …
15
32 32
P en 16 S liggen op de nuclidenkaart diagonaal van elkaar.
15
De n/p-verhouding is te klein:
(Bij ß-straling; dus elektronen of positronen; komen uit de schil)
→ Er zijn dus te weinig neutronen voor het aan protonen.
→ Een proton wordt omgevormd tot neutron.
Resultaat:
De n/p-verhouding wordt groter.
Totale energie-inhoud van de kern wordt kleiner.
Er wordt energie meegegeven aan ß+ en … → = neutrino.
Formule:
P+ → n0 + ß+ + v
Voorbeeld:
22 22
Na → Ne + ß+ + …
11 10
22 22
11
Na en 10 Ne liggen op de nuclidenkaart diagonaal van elkaar.
4
, Uitzondering:
Sommige kernen hebben te weinig energie om een ß+ deeltje weg te sturen.
→ Alternatief voor ß+-emissie = elektron-vangst (EC of K-vangst).
→ Jatten is makkelijker dan verdienen.
Resultaat:
Het kost minder energie.
Het elektron dat wordt weggetrokken uit de k-schil laat een open plek achter. Deze plek
wordt opgevuld door karakteristieke röntgenstraling.
Formule:
P+ + e- → n0 + v
Voorbeeld:
49 49
V + e- → 22 Ti
23
De n/p-verhouding is te klein bij nucliden met een te hoge Z (atoomnummer):
(Bij α-straling; dus helium; komen uit de schil)
Deeltje is te groot, waardoor i.p.v. één proton of neutron een ‘brokje’ wordt weggestuurd.
→ Deze bestaat uit twee protonen en twee neutronen.
4
→Dit is altijd helium (2 He)
Resultaat:
De n/p-verhouding wordt behoorlijk groter.
Totale energie-inhoud van de kern wordt kleiner.
Er wordt energie meegegeven aan ß+ en … → = neutrino.
Formule:
𝑀 𝑀−4 4
Nx → 𝑍−2 Ny + 2 He
𝑍
Voorbeeld:
226 222 4
Ra → Rn + He
88 86 2
Na verval is er nog energie over:
(Bij γ-straling; dus fotonen; komen uit de kern)
99 99m 99
Mo → Tc (→ 42 Tc )
42 43
99 99m
Mo → Tc + ß- + …
42 43
99m 99
Tc → 43 Tc + γ
43
5
Samenvatting
1
,Inhoudsopgave
Semester 1
Nucliden-notatie en indeling nuclidenkaart ..................................................................................................... 4
Radioactief verval: .............................................................................................................................................. 4
Energie / golven / massa-decriment ................................................................................................................. 6
Ontstaan röntgenstraling (kV – mAs) ............................................................................................................... 7
Remstraling ........................................................................................................................................................ 7
Karakteristieke straling ...................................................................................................................................... 7
Radioactiviteit .................................................................................................................................................. 8
Interactie van fotonen met materie ................................................................................................................. 9
Interactie van geladen deeltjes met materie .................................................................................................. 17
Deeltjesstraling (corpusculaire straling): .......................................................................................................... 17
Interactie van geladen deeltjes met materie .................................................................................................... 18
Specifieke ionisatie en dracht ........................................................................................................................... 19
Specifieke ionisatie van α-straling: .............................................................................................................. 19
Dracht van alfastraling:................................................................................................................................ 20
Dracht van bèta’s/elektronen: .................................................................................................................... 21
Afscherming van bèta-stralers:.................................................................................................................... 22
Detectie van straling met behulp van ............................................................................................................. 23
Gasgevulde detectoren..................................................................................................................................... 23
• Ionisatiekamer: .................................................................................................................................. 23
• Proportionaalteller: ............................................................................................................................ 24
• Geiger-Müller teller: .......................................................................................................................... 25
Direct en indirect ioniserende straling: ....................................................................................................... 26
Bruto- en netto teltempo ............................................................................................................................ 27
Energie afhankelijkheid: .............................................................................................................................. 27
Dode tijd: ..................................................................................................................................................... 27
Bepalen werkelijk teltempo:........................................................................................................................ 27
Vaste stof detectoren ....................................................................................................................................... 28
Scintillatie detector ..................................................................................................................................... 28
Speciale halfgeleider detector .................................................................................................................... 32
Detectoren met behulp van vloeistoffen .......................................................................................................... 33
Cherenkov .................................................................................................................................................... 33
Vloeistof scintillatie detector....................................................................................................................... 33
Dosimetrie: .................................................................................................................................................... 34
Energie overdracht: .......................................................................................................................................... 34
Geladen deeltjes evenwicht: ............................................................................................................................. 34
Exposie:............................................................................................................................................................. 35
KERMA: ............................................................................................................................................................. 35
(Geabsorbeerde) dosis: ..................................................................................................................................... 35
2
, Biologisch effect: .............................................................................................................................................. 37
Equivalente dosis: ............................................................................................................................................. 37
Effectieve dosis: ................................................................................................................................................ 37
Theorie pratica ............................................................................................................................................... 39
Omgekeerde kwadratenwet ............................................................................................................................. 39
Halveringsdikte/hetero-en homogeniteitsgraad .............................................................................................. 40
DOP – dosis oppervlakte product ..................................................................................................................... 41
Verbanden tussen DOP en afstand / mAs / kV .......................................................................................... 41
Verbanden tussen strooistraling en veldgrootte / stralenkwaliteit / verstrooiingshoek .................................. 42
Buildup-factor en transmissie bij smalle en brede fotonenbundels .................................................................. 43
Radioactieve evenwichten ............................................................................................................................. 44
Natuurlijke radioactiviteit .............................................................................................................................. 48
Kunstmatige radioactiviteit ............................................................................................................................ 48
Radiobiologie basis ........................................................................................................................................ 49
Cellulaire radiobiologie .................................................................................................................................. 52
Dosis effect relatie ............................................................................................................................................ 52
Celoverlevingscurven ........................................................................................................................................ 53
Deterministische effecten .............................................................................................................................. 58
Stochastische effecten ................................................................................................................................... 61
Wetgeving ...................................................................................................................................................... 66
Algemeen.......................................................................................................................................................... 66
Dosislimieten en classificatie van medewerkers en stralingsruimten .............................................................. 69
Kwaliteitsborging ............................................................................................................................................. 71
Risico’s bij het werken met radioactieve stoffen ............................................................................................ 71
3
,Nucliden-notatie en indeling nuclidenkaart
Radionucliden = instabiele kernen (nucliden) die spontaan deeltjes en-of e.m.-straling
uitzenden.
De verandering van de kern (als iets vervalt) noemen ze desintegratie of transformatie.
Radioactief verval:
De n/p-verhouding is te groot:
(Bij ß-straling; dus elektronen of positronen; komen uit de schil)
→ Er zijn dus te veel neutronen voor het aan protonen.
→ Een neutron wordt omgevormd tot proton.
Resultaat:
De n/p-verhouding wordt kleiner.
Totale energie-inhoud van de kern wordt kleiner.
Er wordt energie meegegeven aan ß- en … → = anti-neutrino.
Formule:
P+ → n0 + ß- + v
Voorbeeld:
32 32
P → 16 S + ß- + …
15
32 32
P en 16 S liggen op de nuclidenkaart diagonaal van elkaar.
15
De n/p-verhouding is te klein:
(Bij ß-straling; dus elektronen of positronen; komen uit de schil)
→ Er zijn dus te weinig neutronen voor het aan protonen.
→ Een proton wordt omgevormd tot neutron.
Resultaat:
De n/p-verhouding wordt groter.
Totale energie-inhoud van de kern wordt kleiner.
Er wordt energie meegegeven aan ß+ en … → = neutrino.
Formule:
P+ → n0 + ß+ + v
Voorbeeld:
22 22
Na → Ne + ß+ + …
11 10
22 22
11
Na en 10 Ne liggen op de nuclidenkaart diagonaal van elkaar.
4
, Uitzondering:
Sommige kernen hebben te weinig energie om een ß+ deeltje weg te sturen.
→ Alternatief voor ß+-emissie = elektron-vangst (EC of K-vangst).
→ Jatten is makkelijker dan verdienen.
Resultaat:
Het kost minder energie.
Het elektron dat wordt weggetrokken uit de k-schil laat een open plek achter. Deze plek
wordt opgevuld door karakteristieke röntgenstraling.
Formule:
P+ + e- → n0 + v
Voorbeeld:
49 49
V + e- → 22 Ti
23
De n/p-verhouding is te klein bij nucliden met een te hoge Z (atoomnummer):
(Bij α-straling; dus helium; komen uit de schil)
Deeltje is te groot, waardoor i.p.v. één proton of neutron een ‘brokje’ wordt weggestuurd.
→ Deze bestaat uit twee protonen en twee neutronen.
4
→Dit is altijd helium (2 He)
Resultaat:
De n/p-verhouding wordt behoorlijk groter.
Totale energie-inhoud van de kern wordt kleiner.
Er wordt energie meegegeven aan ß+ en … → = neutrino.
Formule:
𝑀 𝑀−4 4
Nx → 𝑍−2 Ny + 2 He
𝑍
Voorbeeld:
226 222 4
Ra → Rn + He
88 86 2
Na verval is er nog energie over:
(Bij γ-straling; dus fotonen; komen uit de kern)
99 99m 99
Mo → Tc (→ 42 Tc )
42 43
99 99m
Mo → Tc + ß- + …
42 43
99m 99
Tc → 43 Tc + γ
43
5
