Instrumentele Chemie: Radiochemie:
1 Inleidende begrippen over radio activiteit:
1.1 Wat is radioactiviteit? Wat is ioniserende straling?
Atoom = atoomkern + elektronen
- Kern (A): protonen+ (Z) + neutronen0 (beide: m = 1)
- Elektronen- (Z)
Isotopen: chemische elementen met zelfde aantal protonen, maar verschillend aantal neutronen.
Radioactieve isotopen: onstabiele isotopen.
Meeste atoomkernen zijn stabiel. Andere zijn radioactief en zenden deeltjes of straling uit
(radioactief verval).
Uitgezonden deeltjes of straling = ioniserende straling. Ze bezitten energie om materie te ioniseren,
elektronen los te maken. Ze hebben een ioniserende vermogen.
Natuurlijke stralingen: kosmische stralingen, radioactieve elementen in eigen lichaam,…
Kunstmatige stralingen: nucleaire industrie, geneeskunde,…
Als het aantal protonen/neutronen niet binnen een bepaalde verhouding ligt is de kern onstabiel
stralingsenergie = Desintegratie.
1.2 Hoe wordt ioniserende straling gevormd?
Ioniserende straling wordt geproduceerd bij ontbinding van RA isotopen of opgewekt door
toestellen:
- X- of röntgenstralenbuis
- Versnellers
- Nucleaire reactoren
1.3 Soorten straling:
Corpusculaire of deeltjesstraling:
o Geladen deeltjes:
p = protonen
-deeltjes
β- = hoogenergetisch elektron
β+ = positron
Elektromagnetische golven:
o - en X-stralen
1.4 Eigenschappen van de verschillende soorten straling:
-straling: straling: 4
2
Zwaar
Enkel mogelijk voor elementen met Z > 82
Kleine penetratiediepte
Hoge lokale ionisatiedichtheid (op 1 plaats veel ionisaties)
Niet gebruikt bij radiotherapie en nucleaire geneeskunde wegens radioprotectie-problemen
-emitters: metabolische botzoekers na ingestie leukemie
Protonen: p
Protonenbundels gegenereerd in cyclotron
Externe bestralingsbundel voor radiotherapie
1
, Elektronen: β-straling:
Elektronenbundels gegenereerd in lineaire versneller = externe stralingsbron
Bij radioactief verval van radionucliden
Neutron binnen kern transformeert in proton
ZX Z + 1Y + β + v́ (antineutrino)
A A -
Penetratiediepte afhankelijk van E, dus van de radionuclide.
Positron: β+
Anti-elektron: massa = massa elektron, positief geladen
Komt vrij uit kern als β+ deeltjes bij RA verval van radionucliden
Proton binnen kern transformeert in neutron
A A +
ZX Z - 1Y + β + v
Gebruikt als merker voor Positron Emission Tomography (PET) in nucleaire geneeskunde
Hier wordt gebruik gemaakt van elektromagnetische straling die ontstaat bij annihilatie van
een positron met elektron. e- + e+ 2 stralen, 180° uit elkaar. Er is hier een zeer precieze
lokalisatie.
Neutronen:
o Snelle neutronen: geproduceerd aan een cyclotron, deuteronbundel valt in op Be-trefplaat.
Gebruik: externe bestralingsbundel voor radiotherapie.
Ze botsen met atoomkernen waardoor groot deel van hun energie overgedragen wordt.
Deze beweegt zich snel voort, gedraagt zich als een geladen deeltje met ioniserend
vermogen. Neutron blijft dus niet lang genoeg in de buurt van een atoomkern.
o Trage/thermische neutronen: neutronen in evenwicht met de omringende temperatuur,
geproduceerd in een kernreactor door splijting van U en Pu.
Bewegen minder snel, kans is groter dat ze de kern binnendringen = kernreactie, met
productie -stralen en radioactief isotoop dat β-deeltjes uitzendt.
Uitzondering: ‘boron capture’: experimentele radiotherapietechniek.
Elektromagnetische straling: X-straling: en -straling: straling:
Elektromagnetische straling duaal karakter: deeltjes- en golfkarakter. Een EM stralingspakket met
frequentie v kan beschouwd worden als een deeltje met massa 0 en energie h.v = foton.
Het golfpakket verplaatst zich met lichtsnelheid c = v. v = c/.
Efoton = 1/ in eV 1eV = 1,602.10-19 J.
Elektronvolt is energie die een deeltje met een protonlading krijgt, als het een potentiaalverschil van
1 Volt doorloopt. E = e.U = 1,6022.10-19 J
Fotonen met < 10-9m kunnen ionenparen veroorzaken.
- X-stralen: EM straling ontstaan buiten kern.
- Y-stralen: EM straling ontstaan binnen kern.
Externe bestralingsbundels:
o Remstraling:
o Via X-stralenbuis
o Via lineaire versneller
o -straling: RA bronnen
Remstraling of witte X-straling:
Elektromagnetische straling die ontstaat door energieverlies van hoog energetische elektronen bij
afbuiging door een atoomkern van de trefplaat.
Remstralingsbundel bevat alle energieën tot de energie van het invallend elektron (=
eindpuntenergie) volledige conversie van elektronenenergie naar X-straal.
2
1 Inleidende begrippen over radio activiteit:
1.1 Wat is radioactiviteit? Wat is ioniserende straling?
Atoom = atoomkern + elektronen
- Kern (A): protonen+ (Z) + neutronen0 (beide: m = 1)
- Elektronen- (Z)
Isotopen: chemische elementen met zelfde aantal protonen, maar verschillend aantal neutronen.
Radioactieve isotopen: onstabiele isotopen.
Meeste atoomkernen zijn stabiel. Andere zijn radioactief en zenden deeltjes of straling uit
(radioactief verval).
Uitgezonden deeltjes of straling = ioniserende straling. Ze bezitten energie om materie te ioniseren,
elektronen los te maken. Ze hebben een ioniserende vermogen.
Natuurlijke stralingen: kosmische stralingen, radioactieve elementen in eigen lichaam,…
Kunstmatige stralingen: nucleaire industrie, geneeskunde,…
Als het aantal protonen/neutronen niet binnen een bepaalde verhouding ligt is de kern onstabiel
stralingsenergie = Desintegratie.
1.2 Hoe wordt ioniserende straling gevormd?
Ioniserende straling wordt geproduceerd bij ontbinding van RA isotopen of opgewekt door
toestellen:
- X- of röntgenstralenbuis
- Versnellers
- Nucleaire reactoren
1.3 Soorten straling:
Corpusculaire of deeltjesstraling:
o Geladen deeltjes:
p = protonen
-deeltjes
β- = hoogenergetisch elektron
β+ = positron
Elektromagnetische golven:
o - en X-stralen
1.4 Eigenschappen van de verschillende soorten straling:
-straling: straling: 4
2
Zwaar
Enkel mogelijk voor elementen met Z > 82
Kleine penetratiediepte
Hoge lokale ionisatiedichtheid (op 1 plaats veel ionisaties)
Niet gebruikt bij radiotherapie en nucleaire geneeskunde wegens radioprotectie-problemen
-emitters: metabolische botzoekers na ingestie leukemie
Protonen: p
Protonenbundels gegenereerd in cyclotron
Externe bestralingsbundel voor radiotherapie
1
, Elektronen: β-straling:
Elektronenbundels gegenereerd in lineaire versneller = externe stralingsbron
Bij radioactief verval van radionucliden
Neutron binnen kern transformeert in proton
ZX Z + 1Y + β + v́ (antineutrino)
A A -
Penetratiediepte afhankelijk van E, dus van de radionuclide.
Positron: β+
Anti-elektron: massa = massa elektron, positief geladen
Komt vrij uit kern als β+ deeltjes bij RA verval van radionucliden
Proton binnen kern transformeert in neutron
A A +
ZX Z - 1Y + β + v
Gebruikt als merker voor Positron Emission Tomography (PET) in nucleaire geneeskunde
Hier wordt gebruik gemaakt van elektromagnetische straling die ontstaat bij annihilatie van
een positron met elektron. e- + e+ 2 stralen, 180° uit elkaar. Er is hier een zeer precieze
lokalisatie.
Neutronen:
o Snelle neutronen: geproduceerd aan een cyclotron, deuteronbundel valt in op Be-trefplaat.
Gebruik: externe bestralingsbundel voor radiotherapie.
Ze botsen met atoomkernen waardoor groot deel van hun energie overgedragen wordt.
Deze beweegt zich snel voort, gedraagt zich als een geladen deeltje met ioniserend
vermogen. Neutron blijft dus niet lang genoeg in de buurt van een atoomkern.
o Trage/thermische neutronen: neutronen in evenwicht met de omringende temperatuur,
geproduceerd in een kernreactor door splijting van U en Pu.
Bewegen minder snel, kans is groter dat ze de kern binnendringen = kernreactie, met
productie -stralen en radioactief isotoop dat β-deeltjes uitzendt.
Uitzondering: ‘boron capture’: experimentele radiotherapietechniek.
Elektromagnetische straling: X-straling: en -straling: straling:
Elektromagnetische straling duaal karakter: deeltjes- en golfkarakter. Een EM stralingspakket met
frequentie v kan beschouwd worden als een deeltje met massa 0 en energie h.v = foton.
Het golfpakket verplaatst zich met lichtsnelheid c = v. v = c/.
Efoton = 1/ in eV 1eV = 1,602.10-19 J.
Elektronvolt is energie die een deeltje met een protonlading krijgt, als het een potentiaalverschil van
1 Volt doorloopt. E = e.U = 1,6022.10-19 J
Fotonen met < 10-9m kunnen ionenparen veroorzaken.
- X-stralen: EM straling ontstaan buiten kern.
- Y-stralen: EM straling ontstaan binnen kern.
Externe bestralingsbundels:
o Remstraling:
o Via X-stralenbuis
o Via lineaire versneller
o -straling: RA bronnen
Remstraling of witte X-straling:
Elektromagnetische straling die ontstaat door energieverlies van hoog energetische elektronen bij
afbuiging door een atoomkern van de trefplaat.
Remstralingsbundel bevat alle energieën tot de energie van het invallend elektron (=
eindpuntenergie) volledige conversie van elektronenenergie naar X-straal.
2
