Rækkevidde, halveringstykkelse og afstandskvadratloven

Transkript

1 Rækkevidde, halveringstykkelse og afstandskvadratloven Eval Rud Møller Bioanalytikeruddannelsen VIA University College Marts 008 Program Indledende kommentarer. Rækkevidde for partikelstråling Opbremsning af γ- og Røntgenstråling Afstandskvadratloven Afrunding med ATA

2 Indledende kommentarer Radioaktive kilder kan bruges til: Behandling terapi Undersøgelse - diagnostik Ved behandling er målet at ødelægge Ved undersøgelse er målet at minimere, helst undgå, påvirkning, skader og ødelæggelser Stråling fra radioaktive kilder Partikelstråling har en masse α β - β + Elektromagnetisk stråling - masseløs γ Røntgen

3 Partikelstråling α-stråling - He-kerner masse på ca 4 g/mol diameter omkring 0-5 m anvendes ikke endnu. (-Bi, -At og 49-Tb er potentielle til terapi) β - -stråling elektroner masse på ca 0,0005 g/mol 3-I (terapi) β + -stråling senere α-stråling - karakteristika + + α-stråling Udsendes med en eller få veldefinerede energier mm rækkevidde i luft, afhænger af energi 5 mm v. E α 3MeV 70 mm v. E α 8MeV (høj) µm rækkevidde i væv, afhænger af energi 5 µm v. E α 3MeV 90 µm v. E α 8MeV Se fx side 8 i Databog fysik kemi (998) 3

4 β - -stråling - karakteristika - β - -stråling et spektrum af energier, karakteriseret ved E β,maks middelenergi er ca⅓e β,maks maksimalrækkevidde i luft, afhænger af energi 0,7 m v. E β,maks 0,3MeV 3 m v. E β,maks 3MeV maksimalrækkevidde i væv, afhænger af energi 0,8 mm v. E β,maks 0,3MeV 5 mm v. E β,maks 3MeV β - -stråling: maksimal rækkevidde 00 Betastrålings rækkevidde Pyrex Væv Jern Luft R maks / mm (dog m for 'Luft') 0 0, 0, 0 Eβ maks /MeV Graf fremstillet ud fra data fra Se alternativet Databog Fysk Kemi side 7 4

5 Elektromagnetisk stråling γ-stråling dannes ved kerneprocesser, fx når en kerne henfalder fra en exciteret tilstand fx som følge af α- eller β-henfald en positron, e +, annihilerer med en elektron e -. Røntgenstråling dannes fx Ifm. elektronindfangning Bremsstralung dannes når en elektron afbøjes idet den passerer tæt på en atomkerne Bremsning af γ- Røntgen og bremsestråling γ- Røntgen og bremsestråling bremses af materialer Opbremsning afhænge af materiale og fotonenergi x: tykkelsen af det materiale, som strålingen passerer I(0): start intensitet af stråling I(x): intensitet efter strålingen har passeret materialet. I(x) I(0) e µ x 5

6 Formler µ er en lineære absorptionskoefficient, som afhænger af materiale og fotonenergien. µ kan aflæses for udvalgte materialer i Databogen s. ff. X ½ er halveringstykkelsen, altså tykkelsen af et givet materiale, som netop bremser halvdelen af en given stråling. Kan aflæses i Databogen s. 6 for udvalgte materialer I(x) I(0) e µ x ln() µ X ½ I(x) I(0) e x ln() X ½ Bestemmelse af X ½ x /cm rate (cps) r (cps) Eksempel y 9949,e -0,875x R 0, x / cm Detektor ln() 0,877 cm X½,4 cm x 6

7 Afstandskvadratloven Strålingsintensiteten fra en punktformet kilde aftager med det reciprokke af kvadratet på afstanden. energi/s Strålingsi ntensitet areal for en kugleskal : A γ E Ir 4 π r γ Afstandskvadratloven - opgave En passende detektor er placeret meter fra en punkformet kilde og registrerer 4000 cps (counts per sekund). Hvad vil detektoren registrere hvis den flyttes, så afstanden til kilden i bliver,5 meter? Antag at der er proportionalitet mellem det detektoren registrerer, rate, og strålingsintensiteten, I: rate konstant I vi kan se bort fra luftens absorption af stråling. Arealet af detektoren kaldes i det følgende DetektorAreal For at gøre beregningen generel, benævnes den ene afstand r og den anden afstand r.tilsvarende: rate & rate og I & I. Den totale strålingsintensitet fra kilden benævnes I 0 7

8 Afstandskvadratloven - svar Beregning forholdet mellem I og I. Beregn forholdet mellem de to tællehastigheder Samles formlerne fås: Svar: 640 cps Aγ E I 4 π rate konstant I I rate konstant I I γ ( r ) Aγ Eγ I 4 π ( r ) I rate rate I rate rate ( r ) ( r ) I I ( r ) ( r ) Afrunding Strålingsbeskyttelse bygger på ATA, som er en forkortelse for: Afstand, Tid Afskærmning. Denne præsentation har vist, at Øges Afstand mindskes stråling Afskærmning kan mindske stråling Desuden er det oplagt, at kortere tid nær en kilde giver mindre strålingsbelastning. 8