Theorie uit jaar 1
De halveringstijd (T1/2) is de tijd waarin alle activiteit die een radioactief nuclide bevat, is gehalveerd.
1. Wanneer stralingsschade wordt gemeten in de lucht, spreken we nog van exposie. De
formule hiervan is X = Q / m → Q = lading van de ionen in Coulomb en m = massa van de
lucht in kg. De eenheid = C/kg. Exposie wordt gebruikt voor gamma- en röntgenstraling.
2. Kerma is Kinetic Energy Released in Material. Indirect ioniserende straling heeft geen lading,
wel een kinetische energie. Kerma geeft de eerste stap van ionisatie weer: het overdragen
van bewegingsenergie van foton naar elektron waardoor het een vrij elektron wordt.
3. Dit vrije elektron wilt zijn weg rechtdoor vervolgen maar de aantrekkingskracht van de kern
buigt dit elektron af. Hierbij kan het elektron het atoom verlaten, in andere atomen gaan
botsen en geeft zijn energie af (de geabsorbeerde dosis). Deze wordt gebruikt voor alle
soorten straling.
Tijdens energieoverdracht van elektron op het atoom, kan er sprake zijn van energieverlies. Dit komt
doordat het elektron een andere energie heeft dan de atoomkern, en hierdoor wordt afgeremd in
zijn bewegingssnelheid. Hier komt remstraling vrij. Dit is een fractie energieverlies waar kerma geen
rekening mee houdt. Geabsorbeerde dosis wel, omdat de verloren energie tijdens het meten al weg
is. De relatie tussen dosis en kerma: D = K x (1-g) en g = remstralingsfractie.
𝜞 ∙𝑨∙ 𝒕
- 𝑫= → geldt voor een gammabron (radiofarmacon)
𝒓𝟐
𝑲𝒏̇ ∙𝑰∙ 𝒕
- 𝑲= → geldt voor een röntgenbron (apparaat)
𝒓𝟐
Hierin is 𝛤 de bronconstante, en 𝐾𝑛 de kermanormaaltempoconstante. Dit is een maat om
verschillende bronnen bij eenzelfde radioactiviteit te vergelijken. Het gaat om de dosis (Gy) op 1
meter afstand van een röntgenbron met een buisstroom van 1 Ampère per minuut. De eenheid is
Gy x m2 x A-1 x min-1. Voor een gammabron is dit Gy x m2 x Bq-1 x h-1. De bronconstante bepaald de
eenheden voor de rest van de formule. A = activiteit, I = intensiteit, t = tijd, r = afstand.
Bronconstante uitrekenen: 𝜞 = Dtempo x (r2 / A)
Omrekenen van exponent, gebruik log: 2(t/T1/2) wordt (t/T1/2) x log2
Deze formules gebruik je als de bron onafgeschermd is. Als er wel afscherming is, verminderd de
dosis met een bepaalde factor. Dit noem je transmissie. Formules → T = e- μ x d of T = 2 – d / HVD
HVD = halveringsdikte. Het is de dikte van een materie die de intensiteit van de stralingsbundel
verzwakt met 50% van de oorspronkelijke waarde.
Heterogeniteitsgraad: 2e HVD / 1e HVD. Homogeniteitsgraad: 1e HVD / 2e HVD.
Lineieke verzwakkingscoëfficiënt: een andere term waarmee de verzwakking van intensiteit van de
stralingsbundel wordt weergegeven. Hier is het grondtal van de exponentiële functie gelijk aan het
getal e (≈ 2,718282). De exponent -μ x d bevat de dikte d en de lineaire verzwakkingscoëfficiënt μ. De
waarde van μ x d is bepalend. Hoe groter dit product is, des te groter is de verzwakking.
Uit deze formules volgt het verband tussen de lineïeke verzwakkingscoëfficiënt en de
halveringsdikte: HVD = ln{2} / μ.
,De bovenstaande informatie geldt alleen voor mono-energetische straling (bundel met 1 energie),
een smalle bundel en een dunne verzwakker. Als dit niet het geval is krijgt te uittredende bundel
door verstrooide straling een hogere waarde. Je krijgt dus te maken met een build-up factor. Deze
wordt aangeduid als B en vaak gegeven in een waarde tussen de 0 en 2.
Een totale verzwakte bundel wordt dus als volgt berekend: dosis x transmissie x build-up.
Dit geldt echter alleen voor de dosis die zich in de lengte van de stralingsbundel bevindt. Gaat het om
het luchtkerma op een ander punt in de ruimte, onder een hoek van de stralingsbundel, wordt er een
𝑶 𝟏
andere formule gebruikt: 𝑲𝒔 = 𝜶 ∙ 𝑲𝒑 ∙ 𝑶 ∙ 𝒓𝟐
𝒓𝒆𝒇
met a = verstrooiingshoek, O = oppervlakte veldgrootte en Oref = werkelijke veldgrootte.
De geabsorbeerde dosis is echter geen goede maat voor het meten van de dosis in het menselijk
lichaam, omdat het geen rekening houdt met biologisch effect. Wordt geen rekening gehouden met:
- Verschil in biologisch effect van stralingssoorten
- Verschil in stralingsgevoeligheid van de organen
- Ongelijke dosisverdeling over organen
De equivalente dosis geeft de gevoeligheid voor weefsel van straling weer: H = D x Wr
Wr = stralingsweegfactor. Röntgen, gamma en bèta straling hebben factor 1.
Protonen en neutronenstraling factor 5. Alfastraling heeft factor 20.
Effectieve dosis:
Dit is een maat voor de stralingsschade van het hele menselijke lichaam. Wt = weefselweegfactor.
Het hele lichaam is hierbij factor 1. Als het om een bepaald orgaan gaat is deze waarde vastgesteld.
Effectieve volgdosis: de hierboven genoemde formules gelden voor uitwendige besmetting. De E50 is
een maat voor inwendige besmetting gedurende 50 jaar na inname van een bepaalde activiteit. Het
is afhankelijk van:
- T1/2 van nuclide
- Eigenschappen straling
- Gedrag van de stof (afhankelijk van wijze van inname)
- Anatomie, metabole processen
- Gegevens bestraalde organen, biologisch gedrag en functie
Al deze gegevens worden samengevat met een e50 getal, vastgesteld door de ICRP. Je krijgt deze
tabel erbij op de toets. Ain staat voor de inwendige activiteit in Bq.
E50 = e50 ∙ Ain
De collectieve dosis is de dosis van alle mensen die blootgesteld zijn aan een bepaalde bron van
straling. Dit wordt weergegeven in manSv. De bevolkingsdosis is Etotaal x n.
De totale E houdt in de effectieve dosis (uitwendig) + effectieve volgdosis (inwendig). N is het aantal
blootstellingen. Bijvoorbeeld: 28 CT onderzoeken per 1000 inwoners → 28/1000 x 17miljoen =
476.000 blootstellingen.
Risico op overlijden: de statistische kans op overlijden aan fatale kanker ten gevolge van een
stralingsdosis is 0,05 per Sv. Bijvoorbeeld: een groep is blootgesteld aan 4760 manSv dan is het
statistische aantal met fatale kanker 4760 x 0,05 = 238 personen.
, Ioniserende straling kan 2 soorten effecten veroorzaken:
- 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
- Röntgenstraling
- Fotonenstraling
- Alfastraling
- Bètastraling
- 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.
De halveringstijd (T1/2) is de tijd waarin alle activiteit die een radioactief nuclide bevat, is gehalveerd.
1. Wanneer stralingsschade wordt gemeten in de lucht, spreken we nog van exposie. De
formule hiervan is X = Q / m → Q = lading van de ionen in Coulomb en m = massa van de
lucht in kg. De eenheid = C/kg. Exposie wordt gebruikt voor gamma- en röntgenstraling.
2. Kerma is Kinetic Energy Released in Material. Indirect ioniserende straling heeft geen lading,
wel een kinetische energie. Kerma geeft de eerste stap van ionisatie weer: het overdragen
van bewegingsenergie van foton naar elektron waardoor het een vrij elektron wordt.
3. Dit vrije elektron wilt zijn weg rechtdoor vervolgen maar de aantrekkingskracht van de kern
buigt dit elektron af. Hierbij kan het elektron het atoom verlaten, in andere atomen gaan
botsen en geeft zijn energie af (de geabsorbeerde dosis). Deze wordt gebruikt voor alle
soorten straling.
Tijdens energieoverdracht van elektron op het atoom, kan er sprake zijn van energieverlies. Dit komt
doordat het elektron een andere energie heeft dan de atoomkern, en hierdoor wordt afgeremd in
zijn bewegingssnelheid. Hier komt remstraling vrij. Dit is een fractie energieverlies waar kerma geen
rekening mee houdt. Geabsorbeerde dosis wel, omdat de verloren energie tijdens het meten al weg
is. De relatie tussen dosis en kerma: D = K x (1-g) en g = remstralingsfractie.
𝜞 ∙𝑨∙ 𝒕
- 𝑫= → geldt voor een gammabron (radiofarmacon)
𝒓𝟐
𝑲𝒏̇ ∙𝑰∙ 𝒕
- 𝑲= → geldt voor een röntgenbron (apparaat)
𝒓𝟐
Hierin is 𝛤 de bronconstante, en 𝐾𝑛 de kermanormaaltempoconstante. Dit is een maat om
verschillende bronnen bij eenzelfde radioactiviteit te vergelijken. Het gaat om de dosis (Gy) op 1
meter afstand van een röntgenbron met een buisstroom van 1 Ampère per minuut. De eenheid is
Gy x m2 x A-1 x min-1. Voor een gammabron is dit Gy x m2 x Bq-1 x h-1. De bronconstante bepaald de
eenheden voor de rest van de formule. A = activiteit, I = intensiteit, t = tijd, r = afstand.
Bronconstante uitrekenen: 𝜞 = Dtempo x (r2 / A)
Omrekenen van exponent, gebruik log: 2(t/T1/2) wordt (t/T1/2) x log2
Deze formules gebruik je als de bron onafgeschermd is. Als er wel afscherming is, verminderd de
dosis met een bepaalde factor. Dit noem je transmissie. Formules → T = e- μ x d of T = 2 – d / HVD
HVD = halveringsdikte. Het is de dikte van een materie die de intensiteit van de stralingsbundel
verzwakt met 50% van de oorspronkelijke waarde.
Heterogeniteitsgraad: 2e HVD / 1e HVD. Homogeniteitsgraad: 1e HVD / 2e HVD.
Lineieke verzwakkingscoëfficiënt: een andere term waarmee de verzwakking van intensiteit van de
stralingsbundel wordt weergegeven. Hier is het grondtal van de exponentiële functie gelijk aan het
getal e (≈ 2,718282). De exponent -μ x d bevat de dikte d en de lineaire verzwakkingscoëfficiënt μ. De
waarde van μ x d is bepalend. Hoe groter dit product is, des te groter is de verzwakking.
Uit deze formules volgt het verband tussen de lineïeke verzwakkingscoëfficiënt en de
halveringsdikte: HVD = ln{2} / μ.
,De bovenstaande informatie geldt alleen voor mono-energetische straling (bundel met 1 energie),
een smalle bundel en een dunne verzwakker. Als dit niet het geval is krijgt te uittredende bundel
door verstrooide straling een hogere waarde. Je krijgt dus te maken met een build-up factor. Deze
wordt aangeduid als B en vaak gegeven in een waarde tussen de 0 en 2.
Een totale verzwakte bundel wordt dus als volgt berekend: dosis x transmissie x build-up.
Dit geldt echter alleen voor de dosis die zich in de lengte van de stralingsbundel bevindt. Gaat het om
het luchtkerma op een ander punt in de ruimte, onder een hoek van de stralingsbundel, wordt er een
𝑶 𝟏
andere formule gebruikt: 𝑲𝒔 = 𝜶 ∙ 𝑲𝒑 ∙ 𝑶 ∙ 𝒓𝟐
𝒓𝒆𝒇
met a = verstrooiingshoek, O = oppervlakte veldgrootte en Oref = werkelijke veldgrootte.
De geabsorbeerde dosis is echter geen goede maat voor het meten van de dosis in het menselijk
lichaam, omdat het geen rekening houdt met biologisch effect. Wordt geen rekening gehouden met:
- Verschil in biologisch effect van stralingssoorten
- Verschil in stralingsgevoeligheid van de organen
- Ongelijke dosisverdeling over organen
De equivalente dosis geeft de gevoeligheid voor weefsel van straling weer: H = D x Wr
Wr = stralingsweegfactor. Röntgen, gamma en bèta straling hebben factor 1.
Protonen en neutronenstraling factor 5. Alfastraling heeft factor 20.
Effectieve dosis:
Dit is een maat voor de stralingsschade van het hele menselijke lichaam. Wt = weefselweegfactor.
Het hele lichaam is hierbij factor 1. Als het om een bepaald orgaan gaat is deze waarde vastgesteld.
Effectieve volgdosis: de hierboven genoemde formules gelden voor uitwendige besmetting. De E50 is
een maat voor inwendige besmetting gedurende 50 jaar na inname van een bepaalde activiteit. Het
is afhankelijk van:
- T1/2 van nuclide
- Eigenschappen straling
- Gedrag van de stof (afhankelijk van wijze van inname)
- Anatomie, metabole processen
- Gegevens bestraalde organen, biologisch gedrag en functie
Al deze gegevens worden samengevat met een e50 getal, vastgesteld door de ICRP. Je krijgt deze
tabel erbij op de toets. Ain staat voor de inwendige activiteit in Bq.
E50 = e50 ∙ Ain
De collectieve dosis is de dosis van alle mensen die blootgesteld zijn aan een bepaalde bron van
straling. Dit wordt weergegeven in manSv. De bevolkingsdosis is Etotaal x n.
De totale E houdt in de effectieve dosis (uitwendig) + effectieve volgdosis (inwendig). N is het aantal
blootstellingen. Bijvoorbeeld: 28 CT onderzoeken per 1000 inwoners → 28/1000 x 17miljoen =
476.000 blootstellingen.
Risico op overlijden: de statistische kans op overlijden aan fatale kanker ten gevolge van een
stralingsdosis is 0,05 per Sv. Bijvoorbeeld: een groep is blootgesteld aan 4760 manSv dan is het
statistische aantal met fatale kanker 4760 x 0,05 = 238 personen.
, Ioniserende straling kan 2 soorten effecten veroorzaken:
- 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
- Röntgenstraling
- Fotonenstraling
- Alfastraling
- Bètastraling
- 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.
