22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 1

StralingsbeschermingStralingsbeschermingdeskundigheidsniveau 5deskundigheidsniveau 5

Frits Pleiter

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 2

IndelingIndeling

atoom- en kernfysica (1) wisselwerking(3)

o röntgentoestel (2)o afscherming (3)o detectie (4)o radiobiologie (6)

• het objectieve risico van straling (6)• subjectieve risicoacceptatie (6)

grootheden en eenheden (5) wet- en regelgeving(7)

o praktische stralingshygiëne (8 - 10)o afval (11)

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 3

WisselwerkingWisselwerking-deeltjes-deeltjes

energieafgifte door botsingen met elektronenrecht spoor van excitaties en ionisaties

typische energie 5 MeVdracht in lucht 30 mmdracht in weefsel 30 µm

1,0

0,5

0,0x

N(x)/N(0)R

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 4

WisselwerkingWisselwerkingelektronenelektronen

energieafgifte door botsingen met elektronenverstrooiing door botsingen met elektronenuitwaaierend spoor van excitaties en ionisatiesmen spreekt van "maximale dracht"remstraling veroorzaakt extra energieverliesErem / E EZ / 800

typische energie 1 MeVmax. dracht lucht 5 mmax. dracht weefsel 5 mm

1,0

0,5

0,0x

N(x)/N(0) Rgemiddeld

Re,max

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 5

WisselwerkingWisselwerking---deeltjes-deeltjes

-spectrum wordt exponentieel verzwakthalveringsdikte d½ is de dikte die intensiteit tot de helft reduceertvuistregel d½ R,max / 7

1,0

0,5

0,0x

N(x)/N(0) d½

R,max

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 6

WisselwerkingWisselwerking++-deeltjes-deeltjes

zie wisselwerking van --deeltjes

annihilatie aan eind van dracht+ + e- 2 511 keVde beide fotonen gaan integenovergestelde richtingen

wordt gebruikt bij PET-scan

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 7

WisselwerkingWisselwerking- en röntgenfotonen- en röntgenfotonen

foto-effect

effect Z5 / E3

alleen mogelijk alsE > bindingsenergie

volledige energieoverdrachtaan (gebonden) elektronatoom wordt geïoniseerd röntgen-foton

Auger-elektron

kern

e-

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 8

WisselwerkingWisselwerking- en röntgenfotonen- en röntgenfotonen

Compton-effect

effect Z

gedeeltelijk energieoverdrachtaan een (vrij) elektronatoom wordt geïoniseerd röntgen-foton

Auger-elektron

kern

e-

'

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 9

WisselwerkingWisselwerking- en röntgenfotonen- en röntgenfotonen

paarvorming

effect Z2

alleen mogelijk alsE > 2 511 = 1022 keV

gevolgd door annihilatiee+ + e- 2 511 keV

kern

e-

e+

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 10

WisselwerkingWisselwerking- en röntgenfotonen- en röntgenfotonen

bij lage energie en grote Z domineert foto-effectbij hoge energie en grote Z domineert paarvormingin tussengebied domineert Compton-effect

0102030405060708090100

0.01 0.1 1 10 100energie (MeV)

atoo

mnu

mm

er

foto-elektrisch effect

Compton-effect paarvorming

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 11

AfschermingAfscherming-deeltjes-deeltjes

-deeltje passeert niet de dode laag van de huidgeen afscherming tegen externe straling nodigzeer riskant bij inwendige besmetting

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 12

AfschermingAfscherming---deeltjes-deeltjes

gebruik materiaal met lage Z in verband met remstralingdraag veiligheidsbrilgebruik alzijdige afscherming in verband met grote dracht

men werkt bij voorkeur met de massieke dracht R (in g/cm2)omdat

energieoverdracht plaatsvindt via elektronenaantal elektronen per gram voor meeste elementen dezelfde isR daarom (bijna) onafhankelijk van het materiaal is

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 13

AfschermingAfscherming++-deeltjes-deeltjes

zie afscherming van --deeltjesom annihilatiestraling af te schermen is aanvullend lood nodig

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 14

AfschermingAfscherming- en r- en röntgenfotonenöntgenfotonen

halveringsdikte d½ is dikte die de intensiteit tot de helft reduceertlineïeke verzwakkingscoëfficiënt = 0,693 / d½

fotonen worden exponentieel verzwakt

T(d) = e -d

men werkt bij voorkeur metmassieke halveringsdikte d½ (in g/cm2)massieke verzwakkingscoëfficiënt / (in cm2/g)

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 15

AfschermingAfschermingmassieke eenhedmassieke eenhedenen

waarom massieke eenheden ?

de energieoverdracht van -deeltjes, elektronen en fotonenvindt plaats via de elektronen

het aantal elektronen per gram is voor de meeste elementeneen constante

d½ en / zijn daarom onafhankelijk van het materiaal(mits het Compton-effect overheerst)

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 16

AfschermingAfschermingdosisopbouwfactordosisopbouwfactor

smalle bundelgeometrie (links) T(d) = e -d

brede bundelgeometrie (rechts) T(d) = B e -d

B = bundelopbouwfactor (build-up) tengevolge van verstrooiing

P

collimator

bron

absorber

P

absorber

bron

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 17

AfschermingAfschermingtransmissie transmissie -straling-straling

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 18

AfschermingAfschermingkeuze afschermingsmateriaalkeuze afschermingsmateriaal

röntgenstraling heeft meestal een lage energiebij lage energie domineert het foto-effectlood is dan een efficiënt afschermingsmateriaal

op een een laboratoriumtafel is weinig ruimtelood heeft een zeer kleine verhouding volume / massalood is dus handig als afschermingsmateriaal

lood is duur en ongeschikt voor bouwkundige constructies zoals een bunker rond een versneller of -bestralingsfaciliteitin zo'n geval is beton het optimale afschermingsmateriaal

22/04/23 stralingsbescherming deskundigheidsniveau 5 19

AfschermingAfschermingkeuze afschermingsmateriaalkeuze afschermingsmateriaal

bedenk dat het niet om de verzwakking gaat, maar om hetuiteindelijke stralingsniveau