CoSD1 – Straling
Straling = elke overdracht van energie vanuit een bron naar de omgeving zonder dat hiervoor een
medium nodig is.
2 typen “bronnen” binnen werkveld van de MBRT:
Toestellen: kun je aan/uit zetten
- Röntgenapparatuur (röntgenfoto, CT etc.)
- Deeltjesversneller (o.a. lineaire versneller & cyclotron)
Radioactieve bronnen: altijd “aan”
- Ingekapselde bronnen: hermetisch afgesloten (Kobalt)
- Niet-ingekapselde bronnen: kan zich vrij verspreiden (99m-Technetium)
Ioniserende straling: is straling die voldoende energie heeft om een elektron uit de buitenste
schil van een atoom weg te slaan. Hierdoor krijgt het atoom in totaal een positieve lading -> het
atoom wordt geïoniseerd. Wordt gebruikt bij medische toepassing zoals diagnostiek -> kijken in
de patiënt, maar ook bij het doden van cellen (tumorcellen), radiotherapie en nucleaire
geneeskunde.
Niet-ioniserende straling: heeft te weinig energie om een atoom te veranderen.
Eigenlijk zijn er 2 typen straling: EM-straling en deeltjesstraling:
Elektromagnetisch/fotonen: zijn massaloze
energiepakketjes en bewegen altijd met de
lichtsnelheid. EM-straling kan zowel niet-
ioniserend als ioniserend zijn. Ioniserende
EM-straling heeft een hogere energie en
kortere golflengte dan niet-ioniserende
straling. Ook heeft ioniserende straling een
hogere frequentie.
Röntgen- en gammastraling vallen ook onder
EM-straling en zijn beide ioniserend. Verschil
tussen deze 2 is de plaats van herkomst. Röntgenstraling wordt opgewekt met elektrische
energie (röntgenbuis) en gammastraling is een energiepakketje wat uitgezet wordt door de kern
van een radioactieve stof (radiofarmacon).
Deeltjesstraling zijn massapakketjes en altijd ioniserend. Naast alfa- en bètastraling, vallen ook
elektronen, protonen en neutronen hieronder.
Elektromagnetische straling kun je zien als een soort golfbeweging. Er is een samenhang tussen
de golflengte en frequentie volgens de volgende formule: 𝑐 = 𝜆 ∗ 𝑓
c = snelheid EM golven = lichtsnelheid = 3 ∗ 108 𝑚/𝑠
λ = golflengte (m)
f = frequentie (Hz of 𝑠 −1 )
, ℎ∗𝑐
Er is ook een samenhang tussen energie en frequentie: 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = ℎ ∗ 𝑓 = 𝜆
E = energie (Joule)
h = constante van Planck = 6,63 ∗ 10−34 𝐽𝑠
1 eV = 1,6 ∗ 10−19 𝐽
2 typen röntgenstraling: remstraling en karakteristieke straling. Remstraling is veruit de grootste
component.
Opwekken röntgenstraling:
1. Elektronen losmaken
2. Elektronen versnellen
3. Botsen op anode
4. Bij “afremmen” (<1%): afbuiging -> remstraling
5. Remstraling kan elektronen uit atomen losmaken
6. Terugvallende elektronen -> karakteristieke röntgenstraling
Remstraling is een vorm röntgenstraling. Een elektron (negatief) gaat
rakelings lang een kern (positief) en wordt afgebogen en afgeremd.
Elektron verliest energie, die energie wordt uitgezonden in een
remstralingsfoton (wet van behoud van energie). Hoe dichter elektron
langs de kern gaat, hoe meer energieverlies, hoe groter energie van
remstralingsfoton.
De energie van de fotonen is afhankelijk van de buisspanning. Buisspanning van 100kV levert
maximaal een fotonenergie op van 100keV, maar veel van die energieën zal minder zijn. Door
filtering kun je lage energieën weghalen. Door verhogen van buisspanning, wordt zowel de
kwaliteit (doordringbaarheid van fotonen) als de kwantiteit (hoeveelheid fotonen) hoger.
Buisspanning 2x verhogen geeft ruwweg en kwadratische verhoging van intensiteit. Buisstroom
heeft daarentegen een lineair verband: als massagetal 2x zo hoog wordt, wordt straling ook 2x
zoveel.
Karakteristieke straling is ook een vorm van röntgenstraling. Het
anodemateriaal bestaat uit atomen. Een atoom bestaat uit een kern met
daaromheen elektronen die in schillen zitten. Die elektronen hebben een
bepaalde binding met de kern. Dicht bij de kern (K-schil) heb je een
hogere bindingsenergie dan verder van de kern (N-schil bijvoorbeeld).
Elektronen zitten dus het liefst zo dicht mogelijk bij de kern. Wanneer er
een gat ontstaat in de K-schil door bijvoorbeeld ionisatie door foton,
wordt dat gat opgevuld door een elektron uit een schil hoger. Bij het
terugvallen van elektron van L naar K-schil wordt een foton uitgezonden en dat noemen we 𝐾𝛼 .
De K staat voor de plek/schil waar het elektron naar toevalt (kan dus ook L of M zijn) en de α staat
voor waar het elektron vandaan komt, uit de eerstvolgende schil = α (, maar kan dus ook β of γ
zijn als het uit een schil later komt).
Deeltjesstraling verschillende soorten: elektronenstraling, bètastraling (+ of -), alfastraling,
neutronenstraling, protonen.
,Overeenkomsten deeltjesstraling en EM-straling
- Energietransport/overdracht -> fotonen zijn energiepakketjes en dragen die energie over,
deeltjesstraling hebben een bewegingsenergie welke ze overdragen.
- Puntbronnen voldoen theoretisch aan kwadratenwet, bij fotonen altijd en bij
deeltjesstraling alleen in vacuüm.
- Ioniserend vermogen van de straling: EM-straling boven bepaalde energie en
deeltjesstraling altijd.
Verschillen deeltjesstraling en EM-straling
- Massa: deeltjesstraling heeft massa, EM-straling geen rustmassa
- Lading: EM-straling geen elektrische lading, deeltjesstraling meestal wel
- Eigenschappen (bijv. wisselwerking)
- Doordringbaarheid
Kwadratenwet: geeft de intensiteit op een bepaalde afstand van een bron die straling uitzendt.
Als de afstand 2x zo groot wordt, wordt de intensiteit 2² zo klein.
De intensiteit op de nieuwe afstand kun je met de volgende formule berekenen:
(𝑜𝑢𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑)²
𝐼𝑛𝑖𝑒𝑢𝑤𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑 = ∗𝐼
(𝑛𝑖𝑒𝑢𝑤𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑)² 𝑜𝑢𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑
, CoSD2 – Radioactiviteit
Atoombouw
Een atoom bestaat uit een kern met protonen (+) en neutronen. Een
atoomkern is positief geladen, omdat de protonen een positieve lading
hebben en de neutronen geen lading hebben. Om de kern heen zitten
schillen met elektronen (-). Iedere schil heeft een andere naam, te
beginnen met K, L, M, N…. In de K-schil passen 2 elektronen en in de L-
schil 8 elektronen. Voor de andere schillen (n) is het aantal elektronen
te berekenen met de volgende formule: 2n².
Een atoom kan weergegeven worden met het model van Bohr:
X = symbool van het element
A = massagetal (protonen + neutronen)
Z = atoomnummer (aantal protonen)
Massa’s
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑝𝑟𝑜𝑡𝑜𝑛 ≈ 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛 = 1,67 ∗ 10−27kg
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛 = 9,1 ∗ 10−31kg
Als de verhoudingen in een kern niet helemaal kloppen, is de kern instabiel en kan die vervallen
= radioactief materiaal. Als je een hoeveelheid massa aan radioactiviteit hebt, zitten daar ook
een hoeveelheid kernen in. Hoe meer instabiele kernen, hoe groter de massa van de
radioactiviteit. Het omrekenen van massa naar instabiele kernen kan met de volgende formule:
𝑁 = 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑁𝐴
N = aantal (instabiele) kernen
𝑁𝐴 = getal van Avogadro (6,022 * 1023 atomen)
De molaire massa (g/mol) van een atoom is vrijwel gelijk aan het massagetal van het atoom. Met
behulp van het massagetal en het aantal mol kun je dus de hoeveelheid gram berekenen.
Een stof is dus radioactief op het moment dat de kern instabiel is. Dit kan door onjuiste
verhouding in protonen/neutronen of door energieoverschot in de kern. Als de kern instabiel is
gaat hij stabiel proberen te worden = vervallen = desintegreren. Dit zorgt voor het uiteenvallen
van de atomaire kern, waarbij straling wordt uitgezonden.
Radioactiviteit wordt vaak uitgedrukt in Becquerel (Bq). 1 Bq is gelijk aan 1 desintegratie per
seconde. De ‘oude’ eenheid van radioactiviteit is Curie (Ci). 1 Ci = 3,7 ∗ 1010Bq. Daarnaast heeft
elk element een bepaalde tijd nodig om tot de helft van zijn activiteit te komen, dit noemen we
halveringstijd (HVT). De HVT heeft dus een exponentieel verband -> je houdt nooit 0 over. Er zijn
een aantal formules voor de HVT:
𝑡
1 𝐻𝑉𝑇
𝐴𝑡 = 𝐴0 (2) OF 𝐴𝑡 = 𝐴0 ∗ 𝑒 −𝜆∗𝑡
𝐴𝑡 = Activiteit op een bepaald tijdstip
𝐴0 = Activiteit op tijdstip 0
t = tijd
HVT = halveringstijd
λ = vervalconstante
Straling = elke overdracht van energie vanuit een bron naar de omgeving zonder dat hiervoor een
medium nodig is.
2 typen “bronnen” binnen werkveld van de MBRT:
Toestellen: kun je aan/uit zetten
- Röntgenapparatuur (röntgenfoto, CT etc.)
- Deeltjesversneller (o.a. lineaire versneller & cyclotron)
Radioactieve bronnen: altijd “aan”
- Ingekapselde bronnen: hermetisch afgesloten (Kobalt)
- Niet-ingekapselde bronnen: kan zich vrij verspreiden (99m-Technetium)
Ioniserende straling: is straling die voldoende energie heeft om een elektron uit de buitenste
schil van een atoom weg te slaan. Hierdoor krijgt het atoom in totaal een positieve lading -> het
atoom wordt geïoniseerd. Wordt gebruikt bij medische toepassing zoals diagnostiek -> kijken in
de patiënt, maar ook bij het doden van cellen (tumorcellen), radiotherapie en nucleaire
geneeskunde.
Niet-ioniserende straling: heeft te weinig energie om een atoom te veranderen.
Eigenlijk zijn er 2 typen straling: EM-straling en deeltjesstraling:
Elektromagnetisch/fotonen: zijn massaloze
energiepakketjes en bewegen altijd met de
lichtsnelheid. EM-straling kan zowel niet-
ioniserend als ioniserend zijn. Ioniserende
EM-straling heeft een hogere energie en
kortere golflengte dan niet-ioniserende
straling. Ook heeft ioniserende straling een
hogere frequentie.
Röntgen- en gammastraling vallen ook onder
EM-straling en zijn beide ioniserend. Verschil
tussen deze 2 is de plaats van herkomst. Röntgenstraling wordt opgewekt met elektrische
energie (röntgenbuis) en gammastraling is een energiepakketje wat uitgezet wordt door de kern
van een radioactieve stof (radiofarmacon).
Deeltjesstraling zijn massapakketjes en altijd ioniserend. Naast alfa- en bètastraling, vallen ook
elektronen, protonen en neutronen hieronder.
Elektromagnetische straling kun je zien als een soort golfbeweging. Er is een samenhang tussen
de golflengte en frequentie volgens de volgende formule: 𝑐 = 𝜆 ∗ 𝑓
c = snelheid EM golven = lichtsnelheid = 3 ∗ 108 𝑚/𝑠
λ = golflengte (m)
f = frequentie (Hz of 𝑠 −1 )
, ℎ∗𝑐
Er is ook een samenhang tussen energie en frequentie: 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = ℎ ∗ 𝑓 = 𝜆
E = energie (Joule)
h = constante van Planck = 6,63 ∗ 10−34 𝐽𝑠
1 eV = 1,6 ∗ 10−19 𝐽
2 typen röntgenstraling: remstraling en karakteristieke straling. Remstraling is veruit de grootste
component.
Opwekken röntgenstraling:
1. Elektronen losmaken
2. Elektronen versnellen
3. Botsen op anode
4. Bij “afremmen” (<1%): afbuiging -> remstraling
5. Remstraling kan elektronen uit atomen losmaken
6. Terugvallende elektronen -> karakteristieke röntgenstraling
Remstraling is een vorm röntgenstraling. Een elektron (negatief) gaat
rakelings lang een kern (positief) en wordt afgebogen en afgeremd.
Elektron verliest energie, die energie wordt uitgezonden in een
remstralingsfoton (wet van behoud van energie). Hoe dichter elektron
langs de kern gaat, hoe meer energieverlies, hoe groter energie van
remstralingsfoton.
De energie van de fotonen is afhankelijk van de buisspanning. Buisspanning van 100kV levert
maximaal een fotonenergie op van 100keV, maar veel van die energieën zal minder zijn. Door
filtering kun je lage energieën weghalen. Door verhogen van buisspanning, wordt zowel de
kwaliteit (doordringbaarheid van fotonen) als de kwantiteit (hoeveelheid fotonen) hoger.
Buisspanning 2x verhogen geeft ruwweg en kwadratische verhoging van intensiteit. Buisstroom
heeft daarentegen een lineair verband: als massagetal 2x zo hoog wordt, wordt straling ook 2x
zoveel.
Karakteristieke straling is ook een vorm van röntgenstraling. Het
anodemateriaal bestaat uit atomen. Een atoom bestaat uit een kern met
daaromheen elektronen die in schillen zitten. Die elektronen hebben een
bepaalde binding met de kern. Dicht bij de kern (K-schil) heb je een
hogere bindingsenergie dan verder van de kern (N-schil bijvoorbeeld).
Elektronen zitten dus het liefst zo dicht mogelijk bij de kern. Wanneer er
een gat ontstaat in de K-schil door bijvoorbeeld ionisatie door foton,
wordt dat gat opgevuld door een elektron uit een schil hoger. Bij het
terugvallen van elektron van L naar K-schil wordt een foton uitgezonden en dat noemen we 𝐾𝛼 .
De K staat voor de plek/schil waar het elektron naar toevalt (kan dus ook L of M zijn) en de α staat
voor waar het elektron vandaan komt, uit de eerstvolgende schil = α (, maar kan dus ook β of γ
zijn als het uit een schil later komt).
Deeltjesstraling verschillende soorten: elektronenstraling, bètastraling (+ of -), alfastraling,
neutronenstraling, protonen.
,Overeenkomsten deeltjesstraling en EM-straling
- Energietransport/overdracht -> fotonen zijn energiepakketjes en dragen die energie over,
deeltjesstraling hebben een bewegingsenergie welke ze overdragen.
- Puntbronnen voldoen theoretisch aan kwadratenwet, bij fotonen altijd en bij
deeltjesstraling alleen in vacuüm.
- Ioniserend vermogen van de straling: EM-straling boven bepaalde energie en
deeltjesstraling altijd.
Verschillen deeltjesstraling en EM-straling
- Massa: deeltjesstraling heeft massa, EM-straling geen rustmassa
- Lading: EM-straling geen elektrische lading, deeltjesstraling meestal wel
- Eigenschappen (bijv. wisselwerking)
- Doordringbaarheid
Kwadratenwet: geeft de intensiteit op een bepaalde afstand van een bron die straling uitzendt.
Als de afstand 2x zo groot wordt, wordt de intensiteit 2² zo klein.
De intensiteit op de nieuwe afstand kun je met de volgende formule berekenen:
(𝑜𝑢𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑)²
𝐼𝑛𝑖𝑒𝑢𝑤𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑 = ∗𝐼
(𝑛𝑖𝑒𝑢𝑤𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑)² 𝑜𝑢𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑
, CoSD2 – Radioactiviteit
Atoombouw
Een atoom bestaat uit een kern met protonen (+) en neutronen. Een
atoomkern is positief geladen, omdat de protonen een positieve lading
hebben en de neutronen geen lading hebben. Om de kern heen zitten
schillen met elektronen (-). Iedere schil heeft een andere naam, te
beginnen met K, L, M, N…. In de K-schil passen 2 elektronen en in de L-
schil 8 elektronen. Voor de andere schillen (n) is het aantal elektronen
te berekenen met de volgende formule: 2n².
Een atoom kan weergegeven worden met het model van Bohr:
X = symbool van het element
A = massagetal (protonen + neutronen)
Z = atoomnummer (aantal protonen)
Massa’s
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑝𝑟𝑜𝑡𝑜𝑛 ≈ 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛 = 1,67 ∗ 10−27kg
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑛 = 9,1 ∗ 10−31kg
Als de verhoudingen in een kern niet helemaal kloppen, is de kern instabiel en kan die vervallen
= radioactief materiaal. Als je een hoeveelheid massa aan radioactiviteit hebt, zitten daar ook
een hoeveelheid kernen in. Hoe meer instabiele kernen, hoe groter de massa van de
radioactiviteit. Het omrekenen van massa naar instabiele kernen kan met de volgende formule:
𝑁 = 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑁𝐴
N = aantal (instabiele) kernen
𝑁𝐴 = getal van Avogadro (6,022 * 1023 atomen)
De molaire massa (g/mol) van een atoom is vrijwel gelijk aan het massagetal van het atoom. Met
behulp van het massagetal en het aantal mol kun je dus de hoeveelheid gram berekenen.
Een stof is dus radioactief op het moment dat de kern instabiel is. Dit kan door onjuiste
verhouding in protonen/neutronen of door energieoverschot in de kern. Als de kern instabiel is
gaat hij stabiel proberen te worden = vervallen = desintegreren. Dit zorgt voor het uiteenvallen
van de atomaire kern, waarbij straling wordt uitgezonden.
Radioactiviteit wordt vaak uitgedrukt in Becquerel (Bq). 1 Bq is gelijk aan 1 desintegratie per
seconde. De ‘oude’ eenheid van radioactiviteit is Curie (Ci). 1 Ci = 3,7 ∗ 1010Bq. Daarnaast heeft
elk element een bepaalde tijd nodig om tot de helft van zijn activiteit te komen, dit noemen we
halveringstijd (HVT). De HVT heeft dus een exponentieel verband -> je houdt nooit 0 over. Er zijn
een aantal formules voor de HVT:
𝑡
1 𝐻𝑉𝑇
𝐴𝑡 = 𝐴0 (2) OF 𝐴𝑡 = 𝐴0 ∗ 𝑒 −𝜆∗𝑡
𝐴𝑡 = Activiteit op een bepaald tijdstip
𝐴0 = Activiteit op tijdstip 0
t = tijd
HVT = halveringstijd
λ = vervalconstante
