Natuurkunde H5 Straling en gezondheid
Ioniserende straling
5.1 Introductie
Welke eigenschappen maken röntgen- en kernstraling bruikbaar in de gezondheidszorg, en hoe kunnen de
risico’s van die toepassingen zo klein mogelijk blijven?
Straling heef de volgende toepassingen: diagnose vaststellen, therapie, materiaalonderzoek, het steriliseren
van instrumenten, het conserveren van voedsel, cellen beschadigen of doden, bagage/vracht controle.
Atoombouw
Bestaat uit een kern (protonen en neutronen) en daaromheen bewegende elektronen.
De massa’s van protonen en neutronen zijn bijna gelijk. De massa van elektronen is heel klein.
Het proton is positef, het elektron negatef en een neutron is neutraal.
Een elektrisch neutraal atoom heef evenveel protonen als elektronen.
Een atoom met een afwijkend aantal elektronen is een ion.
Straling met voldoende energie kan een atoom ioniseren: een elektron wegstoten.
Röntgen- en kernstraling bevaten voldoende energie voor ionisering en worden dus ioniserende straling
genoemd.
5.2 Röntgenstraling
Wat is röntgenstraling en waardoor is deze straling geschikt voor toepassingen als de diagnose van
botbreuken en bagagecontrole op vliegvelden?
Röntgenstraling werd ontdekt in 1895 en X-straling
genoemd (> X-rays). Het gaat dwars door voorwerpen heen
(doordringend vermogena) en belicht fotografsche flms. Is
het doordringend vermogen niet sterk genoeg, worden
cellen beschadigd. Dit komt doordat elektronen door de
fotonen worden weggestoten en atomen ioniseren
(ioniserend vermogena). De twee vermogensa zijn gevolgen
van de grote energie van de fotonen in röntgenstraling.
Straling lijkt op licht; het is energie die met de lichtsnelheid wordt vervoerd. Het bestaat uit afzonderlijke
hoeveelheden energie: fotonen. De fotonen in straling hebben meer energie dan in zichtbaar
licht en kunnen daarom door voorwerpen heen. Een foton in een kort stukje golf; een korte
trilling met de lichtsnelheid c van 3,0 . 108 m/s. Hoe groter de frequente f (het aantal trillingen
per seconde), hoe groter de energie van een foton. Frequente energie
foton.
Röntgenstraling en licht zijn vormen van elektromagnetssce straling. Ze zijn
onderdeel van het elektromagnetssc spestrum.
Boten laten minder straling door dan weefsel; er ontstaan lichte plekken. Het
tegenhouden van straling heet absorpte: de energie wordt
opgenomen in het lichaam. Het doorlaten heet transmissie. Bij
absorpte verdwijnt het foton en de energie wordt gebruikt
voor de ionisering. Absorpte is nooit volledig, omdat elk foton
apart moet worden opgenomen.
Hoe groter de absorpte, hoe kleiner de intensiteit (I in J/(s .
m2) of W/m2) van de doorgelaten straling.
, De intensiteit van elektromagnetsche straling is de hoeveelheid energie (E) die in 1 s een dwarsdoorsnee van
1 m2 passeert.
Het absorptevermogen hangt af van de materiaalsoort en –dikte. De dikte van een laag materiaal dat de helf
van de straling tegenhoudt is de calveringsdikte (d1/2). Hoe groter de dichtheid, hoe kleiner de
halveringsdikte. Hoe groter de fotonenergie, hoe groter de halveringsdikte.
Aantal calveringsdiktes 0 1 2 3 4 5
n
Intensiteit I in % 100 50 25 12,5 6,25 3,12
Grafiek met doorlaatkromme
Als er geen spraken is van volledige laagjes, gebruik de formule:
()
d /d1 /2
1 d 1
I =I 0 ∙( )n en n= > I =I 0 ∙
2 d 1/2 2
I0 is de intensiteit van de invallende straling, I van de doorgelaten
straling.
Formule Foton Energie: E f =h∙ f
Ef in J, f in Hz. h is de evenredigheidsconstante, de sonstante van
Plansk: 6,626 ∙ 10−34 J ∙ s
Fotonenergie wordt niet alleen in J uitgedrukt, ook in elektronvolt
(eV). 1 eV = 1,6 ∙10−19 J.
In de praktjk gebruik je kilo-elektronvolt (keV) en mega-
elektronvolt (MeV).
5.3 Kernstraling
Wat is kernstraling en waardoor is deze straling geschikt voor toepassingen als radiotherapie en het stellen
van diagnoses?
Radioacteve stofen zenden kernstraling uit, aoomstg uit atoomkernen > kernstraling.
Alfa-, bèta- en gammastraling
Radioastviteit werd ontdekt door A. Becquerel. Uraanzout bleek een fotografsche flm te belichten door de
verpakking heen.
α-straling bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen (breekt een stukje van de kern af. Alfadeeltjes zijn
vergeleken met andere zwaar en groot. β-straling bevat elektronen en γ-straling fotonen. γ-straling is een
vorm van elektromagnetsche straling, maar gammafotonen hebben meer energie dan röntgenfotonen.
Eigenschappen kernstraling
Kernstraling heef net als röntgenstraling een doordringend en ioniserend vermogen.
Soort straling Ioniserend vermogen Doordringend vermogen
α-straling Groot Klein
gevaarlijk, makkelijk tegen te
houden
β-straling Matg Matg
risct minder sscade aan dan a
γ –straling Klein Groot
gaat dwars door je cene
röntgenstraling Klein Groot
Actviteit
Radioastef verval: wanneer een instabiele atoomkern een deeltje uitstraalt en verandert in een andere stof.
De astviteit (A:: het aantal instabiele kernen dat per seconde vervalt, in besquerel (Bq:. 1 n %
Bq = 1 kern/s. A geef automatsch ook aan hoeveel deeltjes/s er worden uitgezonden. 0 100
Neemt geleidelijk af. 1 50
2 25
Halveringstjd 3 12,5
4 6,25
5 3,125
Ioniserende straling
5.1 Introductie
Welke eigenschappen maken röntgen- en kernstraling bruikbaar in de gezondheidszorg, en hoe kunnen de
risico’s van die toepassingen zo klein mogelijk blijven?
Straling heef de volgende toepassingen: diagnose vaststellen, therapie, materiaalonderzoek, het steriliseren
van instrumenten, het conserveren van voedsel, cellen beschadigen of doden, bagage/vracht controle.
Atoombouw
Bestaat uit een kern (protonen en neutronen) en daaromheen bewegende elektronen.
De massa’s van protonen en neutronen zijn bijna gelijk. De massa van elektronen is heel klein.
Het proton is positef, het elektron negatef en een neutron is neutraal.
Een elektrisch neutraal atoom heef evenveel protonen als elektronen.
Een atoom met een afwijkend aantal elektronen is een ion.
Straling met voldoende energie kan een atoom ioniseren: een elektron wegstoten.
Röntgen- en kernstraling bevaten voldoende energie voor ionisering en worden dus ioniserende straling
genoemd.
5.2 Röntgenstraling
Wat is röntgenstraling en waardoor is deze straling geschikt voor toepassingen als de diagnose van
botbreuken en bagagecontrole op vliegvelden?
Röntgenstraling werd ontdekt in 1895 en X-straling
genoemd (> X-rays). Het gaat dwars door voorwerpen heen
(doordringend vermogena) en belicht fotografsche flms. Is
het doordringend vermogen niet sterk genoeg, worden
cellen beschadigd. Dit komt doordat elektronen door de
fotonen worden weggestoten en atomen ioniseren
(ioniserend vermogena). De twee vermogensa zijn gevolgen
van de grote energie van de fotonen in röntgenstraling.
Straling lijkt op licht; het is energie die met de lichtsnelheid wordt vervoerd. Het bestaat uit afzonderlijke
hoeveelheden energie: fotonen. De fotonen in straling hebben meer energie dan in zichtbaar
licht en kunnen daarom door voorwerpen heen. Een foton in een kort stukje golf; een korte
trilling met de lichtsnelheid c van 3,0 . 108 m/s. Hoe groter de frequente f (het aantal trillingen
per seconde), hoe groter de energie van een foton. Frequente energie
foton.
Röntgenstraling en licht zijn vormen van elektromagnetssce straling. Ze zijn
onderdeel van het elektromagnetssc spestrum.
Boten laten minder straling door dan weefsel; er ontstaan lichte plekken. Het
tegenhouden van straling heet absorpte: de energie wordt
opgenomen in het lichaam. Het doorlaten heet transmissie. Bij
absorpte verdwijnt het foton en de energie wordt gebruikt
voor de ionisering. Absorpte is nooit volledig, omdat elk foton
apart moet worden opgenomen.
Hoe groter de absorpte, hoe kleiner de intensiteit (I in J/(s .
m2) of W/m2) van de doorgelaten straling.
, De intensiteit van elektromagnetsche straling is de hoeveelheid energie (E) die in 1 s een dwarsdoorsnee van
1 m2 passeert.
Het absorptevermogen hangt af van de materiaalsoort en –dikte. De dikte van een laag materiaal dat de helf
van de straling tegenhoudt is de calveringsdikte (d1/2). Hoe groter de dichtheid, hoe kleiner de
halveringsdikte. Hoe groter de fotonenergie, hoe groter de halveringsdikte.
Aantal calveringsdiktes 0 1 2 3 4 5
n
Intensiteit I in % 100 50 25 12,5 6,25 3,12
Grafiek met doorlaatkromme
Als er geen spraken is van volledige laagjes, gebruik de formule:
()
d /d1 /2
1 d 1
I =I 0 ∙( )n en n= > I =I 0 ∙
2 d 1/2 2
I0 is de intensiteit van de invallende straling, I van de doorgelaten
straling.
Formule Foton Energie: E f =h∙ f
Ef in J, f in Hz. h is de evenredigheidsconstante, de sonstante van
Plansk: 6,626 ∙ 10−34 J ∙ s
Fotonenergie wordt niet alleen in J uitgedrukt, ook in elektronvolt
(eV). 1 eV = 1,6 ∙10−19 J.
In de praktjk gebruik je kilo-elektronvolt (keV) en mega-
elektronvolt (MeV).
5.3 Kernstraling
Wat is kernstraling en waardoor is deze straling geschikt voor toepassingen als radiotherapie en het stellen
van diagnoses?
Radioacteve stofen zenden kernstraling uit, aoomstg uit atoomkernen > kernstraling.
Alfa-, bèta- en gammastraling
Radioastviteit werd ontdekt door A. Becquerel. Uraanzout bleek een fotografsche flm te belichten door de
verpakking heen.
α-straling bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen (breekt een stukje van de kern af. Alfadeeltjes zijn
vergeleken met andere zwaar en groot. β-straling bevat elektronen en γ-straling fotonen. γ-straling is een
vorm van elektromagnetsche straling, maar gammafotonen hebben meer energie dan röntgenfotonen.
Eigenschappen kernstraling
Kernstraling heef net als röntgenstraling een doordringend en ioniserend vermogen.
Soort straling Ioniserend vermogen Doordringend vermogen
α-straling Groot Klein
gevaarlijk, makkelijk tegen te
houden
β-straling Matg Matg
risct minder sscade aan dan a
γ –straling Klein Groot
gaat dwars door je cene
röntgenstraling Klein Groot
Actviteit
Radioastef verval: wanneer een instabiele atoomkern een deeltje uitstraalt en verandert in een andere stof.
De astviteit (A:: het aantal instabiele kernen dat per seconde vervalt, in besquerel (Bq:. 1 n %
Bq = 1 kern/s. A geef automatsch ook aan hoeveel deeltjes/s er worden uitgezonden. 0 100
Neemt geleidelijk af. 1 50
2 25
Halveringstjd 3 12,5
4 6,25
5 3,125
