RONTGENOLOGIE
SAMENVATTING
READER RONTGENELOGIE (aanvulling boek: medische fysica)
ELEKTROMAGNETISCHE STRALING (EM-STRALING)
Röntgenstraling is elektromagnetische straling.
Deze straling onderscheidt zich van licht door een veel hogere energie per foton.
EM-straling kan interactie aangaan met afzonderlijke atomen:
- Excitatie: het overbrengen van een elektron naar een hoger energieniveau binnen het atoom
- Ionisatie: het verwijderen van een elektron uit het atoom (geeft chemische veranderingen.
EM is een vorm van energietransport die ontstaat wanneer een elektrische lading wordt versneld.
Voortplantingssnelheid (c) in meter per seconde:
ð c = 3 x 108 m/s
Voorbeelden van EM-straling: licht, warmtestraling, röntgenstraling. Verschillen in frequentie (golflengte).
Fotonen
Fotonen zijn de “energie-pakketjes”
Een foton heeft de rustmassa nul.
Comptoneffect: de toename in golflengte door energieverlies dat optreedt als fotonen van röntgen- en gammastraling
(energieën van bijvoorbeeld 0,5 MeV tot 3,5 MeV) een interactie (botsing) aangaan met elektronen in een materiaal
Mono-energetische (monochromatische) straling: een stralingsbundel is samengesteld uit fotonen die allemaal eenzelfde
energie hebben
Spectrum van straling: stralingsbundel opgebouwd uit fotonen van verschillende energieën
Opbouw van materie
Een atoom bestaat uit:
- Positief geladen kern (ongeladen neutronen en positief geladen protonen = massanummer A)
- Negatief geladen elektronen
Een neutraal atoom met atoomnummer Z is omgeven door Z elektronen, met allen een lading -e.
De massa van een elektron is minder dan de massa van de kerndeeltjes (1/1800 proton-massa).
Om het elektron uit het atoom te verwijderen, moet minimaal een bepaalde energie aan het atoom toegevoegd worden,
de bindingsenergie van het elektron.
De bindingsenergie is het grootst voor een elektron dat zich dicht bij de kern bevindt, en neemt toe als het atoomnummer
Z groter is.
De elektronen in 1 schil hebben gelijke bindingsenergieën.
Aantal elektronen in de n-schil is maximaal 2n2.
- K-schil (n=1) = 2 elektronen
- L-schil (n=2) 8 elektronen
- M-schil (n=3) 18 elektronen
Verwijderen van elektron uit een atoom = ionisatie à wordt een positief ion en negatief elektron
Isotoop: atomen met een gelijk aantal protonen (gelijk aan Z) maar met een verschillend aantal neutronen.
Deze zijn instabiel en dat uit zich door een herverdeling binnen de kern (het overgaan van protonen en neutronen naar
een andere toestand met lagere energie).
,READER RONTGENELOGIE (aanvulling boek: medische fysica)
HOOFDSTUK 1 – DE RÖNTGENBUIS
De röntgenstraling wordt opgewekt in een röntgenbuis.
Röntgenstraling bestaat uit fotonen, een “energiepakketje”.
Fotonenstraling behoort tot de elektromagnetische straling.
De röntgenbuis bestaat uit:
- De kathode (de negatieve kant van de buis): dit is een gloeidraad. Als hier een stroom doorloopt zal
deze gaan gloeien en zullen er elektronen vrijkomen. Deze zullen als een wolk om de draad heen
hangen.
- De anode (de positieve kant van de buis): dit is een plaat, meestal gemaakt van wolfraam, waar de
röntgenstraling ontstaat.
De anode en kathode zijn aangesloten op een spanningsbron, deze levert een hoogspanning van 40.000-
150.000 volt (V).
Buisspanning: de hoogspanning tussen de anode en kathode, levert dus een hoog spanningsverschil op.
Elektronen: zijn negatief geladen en worden daarom door een (negatief geladen) kathode worden afgestoten
en door de (positief geladen) anode worden aangetrokken.
De elektronen krijgen hierbij een hoge energie (snelheid).
De elektronen botsen op de anode, waar bewegingsenergie vrijkomt van de elektronen en die wordt omgezet
in warmte en röntgenstraling.
De plaats waar de elektronen de anode treffen, is het focus.
, Remstraling
Als de (negatief) elektronen bij een positief geladen kern komen, worden de elektronen aangetrokken en
verliezen ze hun snelheid, en dus energie.
De hoeveelheid energie die verloren wordt is afhankelijk van:
- De afstand tussen het elektronen en de kern
- De lading van de kern
De energie komt vrij als warmte en/of als röntgenstraling.
- De röntgenstraling wordt remstraling genoemd, maar 1% van de energie wordt omgezet in
röntgenstraling
- Warmte, de overige 99%
Bij de remming verlies het elektron niet alleen snelheid maar verandert ook de richting.
Na de interactie van het elektron met de kern heeft het elektron nog energie en dus snelheid over.
Als deze dan bij een andere kern in de buurt komt kan het elektron nog verder worden afgeremd, waarbij dan
weer warmte of remstraling ontstaat.
Hoe hoger de beginenergie van het elektron is, hoe vaker dit proces zich kan herhalen en dus kan 1 elektron
kan meerdere fotonen veroorzaken.
Stralingsenergie
Energie (E) kan in verschillende vormen worden uitgedrukt:
- Calorie (oude term)
- Joule (J)
- Elektronvolt (eV) wordt gebruikt in de stralingshygiëne
o 1 eV is de toename van energie van een elektron dat een spanningsverschil van 1 V
doorloopt; dit komt overeen met 1,6.10-19 J.
o Hoogspanning op de röntgenbuis van 100.000 V (100 kilovolt (kV)), dan zal het elektron met
een energie van 100.000 eV (100keV) aankomen bij de anode.
SAMENVATTING
READER RONTGENELOGIE (aanvulling boek: medische fysica)
ELEKTROMAGNETISCHE STRALING (EM-STRALING)
Röntgenstraling is elektromagnetische straling.
Deze straling onderscheidt zich van licht door een veel hogere energie per foton.
EM-straling kan interactie aangaan met afzonderlijke atomen:
- Excitatie: het overbrengen van een elektron naar een hoger energieniveau binnen het atoom
- Ionisatie: het verwijderen van een elektron uit het atoom (geeft chemische veranderingen.
EM is een vorm van energietransport die ontstaat wanneer een elektrische lading wordt versneld.
Voortplantingssnelheid (c) in meter per seconde:
ð c = 3 x 108 m/s
Voorbeelden van EM-straling: licht, warmtestraling, röntgenstraling. Verschillen in frequentie (golflengte).
Fotonen
Fotonen zijn de “energie-pakketjes”
Een foton heeft de rustmassa nul.
Comptoneffect: de toename in golflengte door energieverlies dat optreedt als fotonen van röntgen- en gammastraling
(energieën van bijvoorbeeld 0,5 MeV tot 3,5 MeV) een interactie (botsing) aangaan met elektronen in een materiaal
Mono-energetische (monochromatische) straling: een stralingsbundel is samengesteld uit fotonen die allemaal eenzelfde
energie hebben
Spectrum van straling: stralingsbundel opgebouwd uit fotonen van verschillende energieën
Opbouw van materie
Een atoom bestaat uit:
- Positief geladen kern (ongeladen neutronen en positief geladen protonen = massanummer A)
- Negatief geladen elektronen
Een neutraal atoom met atoomnummer Z is omgeven door Z elektronen, met allen een lading -e.
De massa van een elektron is minder dan de massa van de kerndeeltjes (1/1800 proton-massa).
Om het elektron uit het atoom te verwijderen, moet minimaal een bepaalde energie aan het atoom toegevoegd worden,
de bindingsenergie van het elektron.
De bindingsenergie is het grootst voor een elektron dat zich dicht bij de kern bevindt, en neemt toe als het atoomnummer
Z groter is.
De elektronen in 1 schil hebben gelijke bindingsenergieën.
Aantal elektronen in de n-schil is maximaal 2n2.
- K-schil (n=1) = 2 elektronen
- L-schil (n=2) 8 elektronen
- M-schil (n=3) 18 elektronen
Verwijderen van elektron uit een atoom = ionisatie à wordt een positief ion en negatief elektron
Isotoop: atomen met een gelijk aantal protonen (gelijk aan Z) maar met een verschillend aantal neutronen.
Deze zijn instabiel en dat uit zich door een herverdeling binnen de kern (het overgaan van protonen en neutronen naar
een andere toestand met lagere energie).
,READER RONTGENELOGIE (aanvulling boek: medische fysica)
HOOFDSTUK 1 – DE RÖNTGENBUIS
De röntgenstraling wordt opgewekt in een röntgenbuis.
Röntgenstraling bestaat uit fotonen, een “energiepakketje”.
Fotonenstraling behoort tot de elektromagnetische straling.
De röntgenbuis bestaat uit:
- De kathode (de negatieve kant van de buis): dit is een gloeidraad. Als hier een stroom doorloopt zal
deze gaan gloeien en zullen er elektronen vrijkomen. Deze zullen als een wolk om de draad heen
hangen.
- De anode (de positieve kant van de buis): dit is een plaat, meestal gemaakt van wolfraam, waar de
röntgenstraling ontstaat.
De anode en kathode zijn aangesloten op een spanningsbron, deze levert een hoogspanning van 40.000-
150.000 volt (V).
Buisspanning: de hoogspanning tussen de anode en kathode, levert dus een hoog spanningsverschil op.
Elektronen: zijn negatief geladen en worden daarom door een (negatief geladen) kathode worden afgestoten
en door de (positief geladen) anode worden aangetrokken.
De elektronen krijgen hierbij een hoge energie (snelheid).
De elektronen botsen op de anode, waar bewegingsenergie vrijkomt van de elektronen en die wordt omgezet
in warmte en röntgenstraling.
De plaats waar de elektronen de anode treffen, is het focus.
, Remstraling
Als de (negatief) elektronen bij een positief geladen kern komen, worden de elektronen aangetrokken en
verliezen ze hun snelheid, en dus energie.
De hoeveelheid energie die verloren wordt is afhankelijk van:
- De afstand tussen het elektronen en de kern
- De lading van de kern
De energie komt vrij als warmte en/of als röntgenstraling.
- De röntgenstraling wordt remstraling genoemd, maar 1% van de energie wordt omgezet in
röntgenstraling
- Warmte, de overige 99%
Bij de remming verlies het elektron niet alleen snelheid maar verandert ook de richting.
Na de interactie van het elektron met de kern heeft het elektron nog energie en dus snelheid over.
Als deze dan bij een andere kern in de buurt komt kan het elektron nog verder worden afgeremd, waarbij dan
weer warmte of remstraling ontstaat.
Hoe hoger de beginenergie van het elektron is, hoe vaker dit proces zich kan herhalen en dus kan 1 elektron
kan meerdere fotonen veroorzaken.
Stralingsenergie
Energie (E) kan in verschillende vormen worden uitgedrukt:
- Calorie (oude term)
- Joule (J)
- Elektronvolt (eV) wordt gebruikt in de stralingshygiëne
o 1 eV is de toename van energie van een elektron dat een spanningsverschil van 1 V
doorloopt; dit komt overeen met 1,6.10-19 J.
o Hoogspanning op de röntgenbuis van 100.000 V (100 kilovolt (kV)), dan zal het elektron met
een energie van 100.000 eV (100keV) aankomen bij de anode.
