Complete Techniek Röntgen, CT, Nucleaire Geneeskunde, PET Samenvatting
14 views 0 purchase
Course
Techniek
Institution
Universiteit Twente (UT)
Book
Intermediate Physics for Medicine and Biology
Complete Techniek Röntgen, CT, Nucleaire Geneeskunde, PET Samenvatting. Geschikt voor o.a. de studie Technische Geneeskunde op de Universiteit Twente (UT) in Enschede. Onderwerpen als activiteit, radiactiviteit, PET-scan, Nucleaire Geneeskunde, CT en Röntgen worden behandeld.
Röntgenstraling zijn elektromagnetische golven van een hoge frequentie. De energie van
hoogfrequente golven is groot, waardoor deze golven in staat zijn om atomen te ioniseren.
Elektromagnetische straling heeft een energie:
E=h ∙ f
Waarbij E de energie (eV), h de constante van Planck (eVs) en f de frequentie (1/s).
Constante van Planck :4,135 ∙ 10−15 eV ∙ seV ∙ s=6,63 ∙ 10−34 J ∙ s
In de medische diagnostiek liggen de Röntgenstralen in het
bereik van 40-120 keV. De golflengte (c= λ ∙ f ) ligt daarmee
ongeveer in het bereik 0,1 nm (bij 12,4 keV) - 0,01 nm (bij
124 keV).
De stopping power is een maat voor de mogelijkheid van de
materie om een elektron in de Röntgenbuis af te remmen.
De stopping power is enorm afhankelijk van de energie van
het elektron.
Een Röntgenbuis is vacuüm en bevat
een anode en kathode waar een
spanning tussen staat. De spanning
tussen de kathode en anode ligt
ongeveer in het bereik van 30-100 kV.
De kathode wordt warm gemaakt,
waardoor elektroden makkelijker de
kathode verlaten en richting de anode
bewegen. Bij botsing van het elektron
met de anode, ontstaan Röntgenstralen.
Kathode: In normale situatie positief. Tijdens opladen is een kathode negatief.
Anode: In normale situatie negatief. Tijdens opladen is een anode positief.
,Vuistregel: 10 mR (milli Röntgen) per mAs (milli ampère seconde)
Versnelling elektronen
Een elektron uit het filament (kathode) versnelt richting het target (anode).
Massa-energie vergelijking
De versnelling van een elektron is te berekenen met de massa-energie vergelijking:
2
E=m∙ c
Waarbij E het potentiaalverschil (J), m de massa (kg) en c de lichtsnelheid (m/s)
Voor een elektron geldt voor de massa de rustmassa van een elektron ( 9,109 ∙ 10−31 kg).
De omrekenfactor van Joule (J) naar elektron Volt (eV) is:
18
1 joule=6,24 ∙ 10 eV
Kinetische energie
De versnelling die optreedt bij een bepaald potentiaalverschil is te berekenen met de formule voor
de kinetische energie:
1 2
E= ∙ m ∙ v
2
Waarbij E het potentiaalverschil (J), m de massa (kg) en v de snelheid van het object (m/s)
Doordringing in anode
Het elektron zal tot een bepaalde diepte indringen (t). De kinetische energie van het elektron wordt
aangegeven met Te. Wanneer een elektron botst tegen de anode kunnen 2 dingen gebeuren:
- Ionisatie: 99% van het energieverlies. Hierbij ontstaat karakteristieke straling en komt
warmte vrij. Karakteristieke straling: Het elektron kan een elektron uit de k-schil schieten,
wanneer het elektron hiervoor voldoende energie heeft. Het elektron dat uit de k-schil is
geschoten zal vrij snel terugvallen en hierbij een Röntgenstraal uitzenden. Geeft bijdrage aan
het spectrum. Op spectrum weergaves zichtbaar als pieken, omdat de energieniveaus tussen
de verschillende schillen constant zijn. Veelgebruikte targetmaterialen zijn jodium, wolfraam
en molybdenum. Het percentage karakteristieke straling van de totale hoeveelheid
Röntgenstraling is afhankelijk van de spanning tussen anode en kathode.
o Jodium: 33 keV
o Wolfraaf 69,5 keV
o Molybdenum 20 keV
- Remstraling: Ongeveer 1% van het energieverlies. Het elektron weet door te dringen in de
kern, waarbij emissie van een Röntgenstraal ontstaat. Het elektron kan binnen de k-schil
afgebogen worden door de kern. Hierbij zal het elektron afremmen en van richting
veranderen, waarbij een Röntgenstraal vrijkomt. Afhankelijk van de afstand tot de kern zal de
afremming en afbuiging verschillen, waardoor de energie van de vrijgekomen Röntgenstraal
niet heel specifiek is. De straling heeft een breed spectrum en wordt daarom wel witte
straling genoemd.
, Een theorie die alle facetten bespreekt van de Röntgentheorie bestaat niet. Onderzoeken naar
kansberekening zijn veel uitgevoerd.
Stel dat een elektron afgaat op een dunne target, waarbij het niet vaker dan één keer botst. De
1
stopping power is dan ongeveer gelijk aan . De stopping power (S) is gelijk aan:
Te
d T e −b
S= = .
dt Te
Waarbij S de stopping power (eV/m), Te de elektronenergie (eV), t de afstand (m) en b de constante
die afhankelijk is van het targetmateriaal (eV 2/m).
Bij een dunne target geldt de volgende formule:
d2 ∙ N C
=
dk ∙ dt k T e
Waarbij N de fluentie (m2/s), k de fotonenergie (eV), C evenredig met Z/m e2 en Te de
elektronenenergie (eV).
N is gelijk aan de totale hoeveelheid remstraling onder alle hoeken. De differentiaal d 2N van
2
d ∙N
geproduceerde remstraling energierange (dk) per dikterange (dt) wordt dan gegeven door: .
dk ∙ dt
2
De C rechts in de formule is evenredig met Z /me . Hierbij is Z het atoomnummer en me de
elektronenrustmassa.
Voor een dunne target kan een formule worden opgesteld:
dN C Δt
=
dk k T e
De intensiteit wordt dan gegeven door:
I =k ∙ N
Waarbij I de intensiteit ((eV*m2)/s), k de fotonenergie (eV) en N de
fluentie (m2/s).
Randvoorwaarden zijn dan:
- Begin: T e =T 0 , t=0
- Eind: T e =0 , t=R , waarbij T0 de kinetische energie op t=0.
Hierdoor geldt:
[ ( )]
1
T2 2 t 2
R= 0 T e ( t )= T 0 1−
2b R
Waarbij R de afstand, waarvoor geldt: T e=0 (m), T0 de beginenergie van het foton (eV), t de afstand
(m) en b de constante die afhankelijk is van het targetmateriaal (eV 2/m).
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller exsamenvattingtg. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.95. You're not tied to anything after your purchase.
