Stralingsdeskundigheid
Ioniserende straling
- Deterministisch (niet-kansgebonden) gebeurd bij een bepaalde drempelwaarde. Het effect
kan toe- of afnemen bij een hogere of lagere dosis straling. Bijvoorbeeld celdood.
- Stochastisch (kansgebonden) gebeurd wel of niet. Het effect blijft hetzelfde maar blijft uit of
niet. Bijvoorbbeeld tumorindicatie.
Blootstelling: werkers met straling 20 mSv per jaar, bevolking 1 mSv per jaar, patiënten afhankelijk
van rechtvaardigheidsprincipe en vervolgens ALARA. Berekeningen van straling hangen af van de
workload (50 weken, 5 dagen tenzij anders vermeld).
Het ontstaan van straling gebeurd vanuit atomen. Een atoom ziet er zo uit:
In de kern bevinden zich protonen (p) en neutronen (n).
Rondom de kern bevinden zich elektronen (e) verdeeld over
elektronschillen. Protonen en neutronen stabiliseren elkaar
tegen de elektromagnetische krachten. Daarom is een
element stabiel als p = n.
De elektronschillen worden gevuld middels 2 x n2 waarbij n
het schilnummer is vanaf de kern.
PROTONEN NEUTRONEN ELEKTRONEN
SYMBOOL P+ N E-
LADING +1 0 -1
MASSA 1u 1u 0
POSITIE In kern In kern In elektronenwolk
FUNCTIE Atoomnummer (Z) Stabiliteit kern (N) Chemische
eigenschappen
Isotopen: zelfde P, verschillende N
Isotonen: zelfde N, verschillende P
Isomeren: zelfde P en N, verschil kernenergie
Isobaren: verschillende P en N, zelfde massa
Alle atomen duiden we aan met AZX. Hierbij is A de massa van de protonen en neutronen samen en X
het element. De notatie X-A kan ook voorkomen.
Er zijn verschillende soorten straling die kunnen ontstaan vanuit atomen. Deze kun je onderverdelen
in ontstaanswijze en fysische eigenschappen.
- Elektronenstraling - Alfastraling
- Röntgenstraling - Bètastraling
- Fotonenstraling - Gammastraling
Ontstaanswijze: alfastraling, bètastraling en gammastraling ontstaan door radioactief verval van
radionucliden die zich al in de natuur bevinden. Radioactief verval houdt in dat de samenstelling van
een atoom veranderd en er kernstraling uitgezonden wordt.
Elektronenstraling, röntgenstraling en fotonenstraling worden kunstmatig opgewekt in bijvoorbeeld
een kernreactor of ontstaan na wisselwerkingsprocessen van andere straling met materie.
, Alfastraling ontstaat bij een te zware kern, vaak met te veel protonen. Er wordt dan een alfadeeltje
uitgezonden die bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen (He2+, massa van 4u). De lading van dit
deeltje is 2+, want er zijn geen elektronen aanwezig. Het doordringend vermogen is klein.
Bètastraling ontstaat bij instabiele kernen die te veel neutronen of protonen bevatten. In de kern
vervalt een neutron tot een proton bij neutronenoverschot, waarbij een negatief geladen elektron
uitgezonden wordt (B- verval). Bij een protonenoverschot veranderd een proton in een neutron
waarbij een positief geladen elektron uitgezonden wordt (positron), B+ verval. Een bètadeeltje
bestaat dus uit elektronen of positronen (verwaarloosbare massa). Van zichzelf heeft bètastraling
een hogere energie dan alfastraling. Dit omdat er bij alfastraling geen elektronen betrokken zijn, en
in de bètadeeltjes wel.
Gammastraling ontstaat als de kern een teveel aan energie bezit. De kern zal energie vrijlaten in de
vorm van gammafotonen. Een foton is dus alleen een deeltje energie in de vorm van
elektromagnetische straling. Een atoom met een energieoverschot noemen we metastabiel. Het
wordt dus weer stabiel na het uitzenden van gammafotonen / gammastraling. Fotonen bewegen
altijd met de snelheid van het licht. Bij elektromagnetische straling is nooit sprake van dracht of
doordringend vermogen.
Elektronvangst (EC): de kern neemt een elektron op vanuit de elektronenwolk waardoor een proton
vervalt tot een neutron. Het proces is concurrerend met B+ verval. Het vervolg hiervan is een lege
plek in de elektronschil wat kan leiden tot karakteristieke straling en/of een Auger elektron.
Interne conversie (IC): de kern vervalt tot een lager energieniveau. Dit verschil in energie wordt aan
een baanelektron gegeven wat uit het atoom verdwijnt, er ontstaat weer een lege plek in de schil
met als gevolg karakteristieke straling en/of Auger elektron.
Als na verval de elektronenwolk nog instabiel is, dus een overschot aan energie bezit, wordt daar
vanuit elektromagnetische straling vrijgemaakt. Alle straling die ontstaat uit de elektronenwolk
noemen we röntgenstraling. Elektronen en fotonenstraling worden opgewekt door versnellers en zijn
voornamelijk voor therapie in gebruik.
𝑨
𝒁𝑿
Afnemende Energie
𝑻𝟏/𝟐
𝜷+ (%)/𝑬𝑪/𝜶 (keV of MeV)
𝜷− (%)
keV
𝑨𝒎
𝒀
𝜸(%) 𝑨
𝒁+𝟏𝒀
𝑨 𝑨−𝟒
𝒁−𝟏𝒀/ 𝒁−𝟐𝒀
Oplopend atoomnummer (Z)
Voor radioactief verval bestaan er vervalschema’s: het geeft weer welke straling een nuclide
uitzendt, wat de energie hiervan is, wat de emissiewaarschijnlijkheid is in % en wat de halveringstijd
is.
Ioniserende straling
- Deterministisch (niet-kansgebonden) gebeurd bij een bepaalde drempelwaarde. Het effect
kan toe- of afnemen bij een hogere of lagere dosis straling. Bijvoorbeeld celdood.
- Stochastisch (kansgebonden) gebeurd wel of niet. Het effect blijft hetzelfde maar blijft uit of
niet. Bijvoorbbeeld tumorindicatie.
Blootstelling: werkers met straling 20 mSv per jaar, bevolking 1 mSv per jaar, patiënten afhankelijk
van rechtvaardigheidsprincipe en vervolgens ALARA. Berekeningen van straling hangen af van de
workload (50 weken, 5 dagen tenzij anders vermeld).
Het ontstaan van straling gebeurd vanuit atomen. Een atoom ziet er zo uit:
In de kern bevinden zich protonen (p) en neutronen (n).
Rondom de kern bevinden zich elektronen (e) verdeeld over
elektronschillen. Protonen en neutronen stabiliseren elkaar
tegen de elektromagnetische krachten. Daarom is een
element stabiel als p = n.
De elektronschillen worden gevuld middels 2 x n2 waarbij n
het schilnummer is vanaf de kern.
PROTONEN NEUTRONEN ELEKTRONEN
SYMBOOL P+ N E-
LADING +1 0 -1
MASSA 1u 1u 0
POSITIE In kern In kern In elektronenwolk
FUNCTIE Atoomnummer (Z) Stabiliteit kern (N) Chemische
eigenschappen
Isotopen: zelfde P, verschillende N
Isotonen: zelfde N, verschillende P
Isomeren: zelfde P en N, verschil kernenergie
Isobaren: verschillende P en N, zelfde massa
Alle atomen duiden we aan met AZX. Hierbij is A de massa van de protonen en neutronen samen en X
het element. De notatie X-A kan ook voorkomen.
Er zijn verschillende soorten straling die kunnen ontstaan vanuit atomen. Deze kun je onderverdelen
in ontstaanswijze en fysische eigenschappen.
- Elektronenstraling - Alfastraling
- Röntgenstraling - Bètastraling
- Fotonenstraling - Gammastraling
Ontstaanswijze: alfastraling, bètastraling en gammastraling ontstaan door radioactief verval van
radionucliden die zich al in de natuur bevinden. Radioactief verval houdt in dat de samenstelling van
een atoom veranderd en er kernstraling uitgezonden wordt.
Elektronenstraling, röntgenstraling en fotonenstraling worden kunstmatig opgewekt in bijvoorbeeld
een kernreactor of ontstaan na wisselwerkingsprocessen van andere straling met materie.
, Alfastraling ontstaat bij een te zware kern, vaak met te veel protonen. Er wordt dan een alfadeeltje
uitgezonden die bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen (He2+, massa van 4u). De lading van dit
deeltje is 2+, want er zijn geen elektronen aanwezig. Het doordringend vermogen is klein.
Bètastraling ontstaat bij instabiele kernen die te veel neutronen of protonen bevatten. In de kern
vervalt een neutron tot een proton bij neutronenoverschot, waarbij een negatief geladen elektron
uitgezonden wordt (B- verval). Bij een protonenoverschot veranderd een proton in een neutron
waarbij een positief geladen elektron uitgezonden wordt (positron), B+ verval. Een bètadeeltje
bestaat dus uit elektronen of positronen (verwaarloosbare massa). Van zichzelf heeft bètastraling
een hogere energie dan alfastraling. Dit omdat er bij alfastraling geen elektronen betrokken zijn, en
in de bètadeeltjes wel.
Gammastraling ontstaat als de kern een teveel aan energie bezit. De kern zal energie vrijlaten in de
vorm van gammafotonen. Een foton is dus alleen een deeltje energie in de vorm van
elektromagnetische straling. Een atoom met een energieoverschot noemen we metastabiel. Het
wordt dus weer stabiel na het uitzenden van gammafotonen / gammastraling. Fotonen bewegen
altijd met de snelheid van het licht. Bij elektromagnetische straling is nooit sprake van dracht of
doordringend vermogen.
Elektronvangst (EC): de kern neemt een elektron op vanuit de elektronenwolk waardoor een proton
vervalt tot een neutron. Het proces is concurrerend met B+ verval. Het vervolg hiervan is een lege
plek in de elektronschil wat kan leiden tot karakteristieke straling en/of een Auger elektron.
Interne conversie (IC): de kern vervalt tot een lager energieniveau. Dit verschil in energie wordt aan
een baanelektron gegeven wat uit het atoom verdwijnt, er ontstaat weer een lege plek in de schil
met als gevolg karakteristieke straling en/of Auger elektron.
Als na verval de elektronenwolk nog instabiel is, dus een overschot aan energie bezit, wordt daar
vanuit elektromagnetische straling vrijgemaakt. Alle straling die ontstaat uit de elektronenwolk
noemen we röntgenstraling. Elektronen en fotonenstraling worden opgewekt door versnellers en zijn
voornamelijk voor therapie in gebruik.
𝑨
𝒁𝑿
Afnemende Energie
𝑻𝟏/𝟐
𝜷+ (%)/𝑬𝑪/𝜶 (keV of MeV)
𝜷− (%)
keV
𝑨𝒎
𝒀
𝜸(%) 𝑨
𝒁+𝟏𝒀
𝑨 𝑨−𝟒
𝒁−𝟏𝒀/ 𝒁−𝟐𝒀
Oplopend atoomnummer (Z)
Voor radioactief verval bestaan er vervalschema’s: het geeft weer welke straling een nuclide
uitzendt, wat de energie hiervan is, wat de emissiewaarschijnlijkheid is in % en wat de halveringstijd
is.
