Date post: | 06-Apr-2015 |
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Strahlendosis
• Erinnerung an die Wechselwirkung der Strahlung mit Materie
• Messgrößen
• Gesetzliche Grenzwerte
• Absorption durch kohärente Streuung:– Die Röntgenstrahlung regt benachbarte Oszillatoren
zu gleichphasigen, „erzwungenen Schwingungen“ an
• Absorption durch inkohärente Streuung– Photoeffekt– Compton-Effekt– Paarbildung
Gefährdung durch ionisierende Strahlung
Absorption von Röntgenstrahlen
Joule/
(sm2)Intensität
1/mSchwächungs-koeffizient
1 m2
1 barn
Streu-querschnitt pro Teilchen
x 1 m Eindringtiefe
1/m3Anzahldichte der Teilchen
xeII 0
n
n
PaarComptonPhotoKo
106
103
1
0,1 1 10 100 1000 1.000.000
Absorption von Röntgenstrahlen
Photoeffekt
Kohärente Streuung
Compton-Effekt
Paarbildung
Beliebiges Zerfalls-Ereignis
Begriff Einheit Definition
Aktivität 1 Becquerel [Bq]
Quotient: Zerfallszahl dividiert durch die Beobachtungszeit
Dosis1 Gray= 1J/kg
1 Gy
Quotient: Energie dividiert durch Masse
Dosis-leistung
1 Gray/s= 1J/(kg.s)
1 Gy/s
Quotient: Energie dividiert durch Masse und Bestrahlungszeit
Dosis und Dosisleistung
Dosis-äquivalent
1 Sievert = 1 Gray . ρ
1Sv
Produkt Dosis mal Bewertungsfaktor
Dosis-äquivalent-
leistung1 Sv/s
Quotient: Dosis mal Bewertungsfaktor durch Bestrahlungszeit
Dosis und Dosisleistung in biologischer Materie
Strahlungsart EnergieReichweite in organischem
Gewebe
Röntgen- und γ Strahlung
1 (Definition)20 keV 6,4 cm
1 MeV 65 cm
-Strahlung 120 keV 10 μm
1 MeV 7 mm
Schnelle Neutronen
10
Langsame Neutronen
5 0,3 eV 20cm
-Strahlung 20 5 MeV 40 μm
Bewertungsfaktor für unterschiedliche Strahlungsarten
Gy
Sv
Berufslebensdosis
Die Summe der über alle Kalenderjahre ermittelten effektiven Dosen darf 400 mSv
nicht überschreiten
Anmerkung zur Berufslebensdosis
• Wird von 100 Personen die Berufslebensdosis ausgeschöpft, dann erkranken im Mittel 2 von ihnen an durch die Strahlenbelastung ausgelöstem Krebs– Zum Vergleich: Von 100 Rauchern erkranken im
Mittel 10 an Lungenkrebs
• Die Belastung durch natürliche Radioaktivität beträgt 2 bis 4 mSv pro Jahr
• Nach mehreren Wochen und Monaten können so genannte periartikuläre Ossifikationen auftreten. Dabei handelt es sich um eine Neubildung von Knochen in der unmittelbaren Umgebung des neuen Hüftgelenkes. Je nach Ausmaß dieser Knochenneubildung können erneut Schmerzen sowie Bewegungseinschränkungen auftreten.
• Zur Vorbeugung periartikulärer Ossifikationen hat sich die einmalige Bestrahlung der Hüftgelenksregion mit Hilfe ionisierender Strahlung, meist mit Hilfe eines Linearbeschleunigers, mit einer Dosis von 7 Gy bewährt.
• Diese prophylaktische Bestrahlung kann sowohl unmittelbar vor der Operation (am besten innerhalb von 4 Stunden vor der Operation, etwas ungünstiger innerhalb von 24 Stunden vor der Operation) oder bis zu 72 Stunden nach der Operation durchgeführt werden. …..
• Durch die prophylaktische Bestrahlung kann das Risiko für die Bildung periartikulärer Ossifikationen teilweise von 80 % auf ca. 10 % reduziert werden!
Zitat aus http://www.m-ww.de/enzyklopaedie/diagnosen_therapien/hueftgelenk.html
Beispiel für die Strahlendosis bei einer therapeutischen Anwendung: Bestrahlung zur Vermeidung von
unerwünschter Knochenbildung nach Hüftgelenksoperationen
Grenzwerte in mSv/Jahr
Einheit in dieser Tabelle: 1 mSv/Jahr
Belastungs-Kategorie Unbelastet,
„Public“Belastete Organe, Gewebe A B
Ganzkörper 20 6 1
Hand, Unterarme, Füße, Knöchel 500 150 50
Augenlinse 150 45 15
Und: Die Summe der über alle Kalenderjahre ermittelten effektiven Dosen darf 400 mSv nicht überschreiten
Grenzwerte in μSv/h
Einheit in dieser Tabelle: 1 μSv/h
Belastungs-Kategorie Unbelastet,
„Public“Belastete Organe, Gewebe A B
Ganzkörper 12 4 0,6
Hand, Unterarme, Füße, Knöchel 312 94 31
Augenlinse 94 28 9
Errechnet aus der zulässigen Dosis pro Jahr bei 200 Arbeitstagen und 8 h täglicher Arbeitszeit
Grenzwerte am Forschungsreaktor ILL
Dosisleistung in der Nutzstrahlung
Höchste D
osisleistung?
Dosisleistung in der Nutzstrahlung nach Anwendung spezifischen Filtern
Transmission von 2,5 (3,0) mm Aluminium in Abhängigkeit von der Energie der
Röntgenstrahlung
5 10 15 20 250,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
IdurchI0 A
Du
rch
läss
igke
it: I
/I0
Energie der Strahlung [keV]
Transmission von 0,4 mm Beryllium in Abhängigkeit von der Energie der
Röntgenstrahlung
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
I/I0D
urc
hlä
ssig
keit
I/I0
Energie der Strahlung [keV]
Transmission von Al
0.1 -10 mm Stärke, Energie 1-120 keV
10 mm
5 mm
1 mm0.1 mm
Transmission von Pb
0.1 -10 mm Stärke, Energie 1-120 keV
Zusammenfassung
• Strahlenbelastung von ca. 1 mSv/Jahr ist Teil unserer natürlichen Umwelt
• Zusätzliche Belastung ist zu vermeiden– Jedes energiereiche Strahlungsquant kann biologisch
wirksam sein und Mutationen auslösen
• Überwachung der Dosisleistung am Arbeitsplatz ist die wichtigste Maßnahme– Optimal: Instrumente mit akustischem Signal bei
Auftreffen eines Strahlungs-Quants
• Äußerste Vorsicht beim Umgang mit Feinstruktur Röntgenanlagen, denn die Röntgenstrahlung wird ungefiltert verwendet
Warnung!
• Die Strahlung aus Feinstrukturröhren ist zur Durchleuchtung biologischer Objekte völlig ungeeignet
• Die harte Komponente > 30 keV führt zwar zur Abbildung, in der Zeit der Aufnahme verbrennt aber die weiche, intensitätsreiche charakteristische Strahlung ( 8keV) die oberen Gewebeschichten in - unter Umständen - irreparabler Weise