H8 Ioniserende stralingen: Radioactiviteit en X-straling
o Onmisbaar in de dierengeneeskunde (diagnostiek, therapie,…)
- Weefsel is ook opgebouwd uit atomen – atoomkern (Z protonen/ elektronen en N neutronen)
- Elektrisch neutraal
Ioniserende stralingen zijn deeltjes (e- / p+) of
elektromagnetische golven (X-stralen) die voldoende
energie bezitten om excitaties en ionisaties te veroorzaken
in het medium waar ze door trekken.
o Toevoegen van energie ionisatie en excitatie
Na de ionisatie/ excitatie vaak desexcitatie (terugvallen)
Direct ioniserende straling = ionisatie door elektrische interacties met geladen
deeltjes.
Indirect ioniserende straling = ionisatie veroorzaakt door secundaire geladen
deeltjes ontstaan door de fysische interactie van primaire straling met het
medium. Neutrale deeltjes en EM straling.
Biologisch vb.: directe ionisatie thv DNA, maar indirecte
schade door radicalen na ionisatie van H2O.
Radioactiviteit
- Het atoom streeft naar minimale energie = neutraliteit
- Om dit te bereiken radioactief verval
- Na excitatie desexcitatie, energie die het atoom hierbij verliest komt vrij onder de vorm van een
EM golf (fluorescente X-straling)
De activiteit = # spontane kernmutaties per tijdseenheid (Becquerel)
- 1 Bq is 1 desintegratie per seconde
- Oude eenheid is Curie 1 Ci = 3,7.1010 Bq
1. Alfastraling
- Bij zware kernen (Z > 82)
- Hierbij komt een -deeltje (2p+ en 2n = He kern) vrij.
-deeltjes:
- Mono-energetisch
- Zeer kleine penetratiediepte (10cm lucht, 50m in weefsel)
- Veroorzaken zeer veel ionisaties = zeer gevaarlijk
- Niet gebruikt in de dierengeneeskunde
2. Betastraling
- verval:
- Een neutron wordt getransformeerd in een proton
- Een elektron wordt uitgezonden samen met een antineutrino
,- deeltjes:
- Niet mono-energetisch maar vertoont spectrale distributie
- Geven hun energie af op vrij korte afstand
- Worden in metabole radiotherapie gebruikt
+ verval:
- Een proton wordt getransformeerd in een neutron
- Een positron wordt uitgezonden samen met een neutrino
+ deeltjes:
- Positronen annihileren
- Het deeltje komt tot rust, bind zich met een elektron van het medium en verdwijnt samen met
dit elektron. Hierbij wordt de massa als vorm van energie omgezet in EM straling
annihilatieproces
- Annihilatieproces uitzenden van 2 EM golven met 511 keV onder een hoe van 180°
- Wordt gebruikt in PET beeldvorming
3. Gammastraling
Na alfa of bètaverval is de kern meestal nog niet in de grondtoestand. Deze zal worden bereikt door get
uitzenden van een EM golf met hoge energie = straling
- Mono-energetisch
- Foton
- Voortplanting met lichtsnelheid en massa = 0
- Zeer diep indringvermogen in weefsel
- Geneeskunde: beeldvorming en therapie
X-straling = EM golf ontstaan buiten de atoomkern
-straling = EM golf ontstaan binnen de kern
4. Vervalwetten
Desintegratieconstante de waarschijnlijkheid dat een radioactief atoom vervalt per seconde
A = de activiteit van de beschouwde hoeveelheid radioactief materiaal A(t)= A0 e-t
N = # radioactieve atomen N(t)= N0 2t/(T1/2) (met N0 het aantal radioactieve atomen op t=0)
Halfwaardetijd = de tijd na dewelke het oorspronkelijk aantal radioactieve atomen is gehalveerd
T1/2 = Vervalschema
, X-stralen
= EM straling door interactie van hoogenergetische elektronen met Wolfraam/ trefplaat in vacuüm
2 mogelijke processen:
1) Remstraling = de afremming van hoogenergetische elektronen
2) Ionisaties = de desexcitatie van een orbitaal elektron
Invallende elektronen worden afgebogen waarbij ze energie
verliezen. Deze energie wordt de X-straal. De hoeveelheid
overgedragen energie hangt af van de afstand van het elektron
tot de atoomkern.
Remstralingsbundel
Slechts ongeveer 1% van de invallende energie wordt omgezet in
Buisstroom remstraling, de rest in warmte koeling is noodzakelijk
Bij invallen van hoogenergetische
elektronen op trefplaatmateriaal
wordt dit eveneens geïoniseerd.
Daardoor ontstaan lege plekken
op de schillen = onstabiel.
Deze worden opgevuld door
elektronen uit hogere schillen
waarbij het verschil in bindingenergie vrijkomt als een EM golf = fluorescente X -straling.
In de praktijk gefilterde X-stralenbundels (filtermateriaal vaak
aluminium), dit filtert de laag energetische componenten eruit.
De biologische effecten hangen sterk af van de golflengte
>1m vaak thermische effecten
<1m vaak ioniserende effecten
Beetje de volgorde kennen maar de cijfers niet!
o Onmisbaar in de dierengeneeskunde (diagnostiek, therapie,…)
- Weefsel is ook opgebouwd uit atomen – atoomkern (Z protonen/ elektronen en N neutronen)
- Elektrisch neutraal
Ioniserende stralingen zijn deeltjes (e- / p+) of
elektromagnetische golven (X-stralen) die voldoende
energie bezitten om excitaties en ionisaties te veroorzaken
in het medium waar ze door trekken.
o Toevoegen van energie ionisatie en excitatie
Na de ionisatie/ excitatie vaak desexcitatie (terugvallen)
Direct ioniserende straling = ionisatie door elektrische interacties met geladen
deeltjes.
Indirect ioniserende straling = ionisatie veroorzaakt door secundaire geladen
deeltjes ontstaan door de fysische interactie van primaire straling met het
medium. Neutrale deeltjes en EM straling.
Biologisch vb.: directe ionisatie thv DNA, maar indirecte
schade door radicalen na ionisatie van H2O.
Radioactiviteit
- Het atoom streeft naar minimale energie = neutraliteit
- Om dit te bereiken radioactief verval
- Na excitatie desexcitatie, energie die het atoom hierbij verliest komt vrij onder de vorm van een
EM golf (fluorescente X-straling)
De activiteit = # spontane kernmutaties per tijdseenheid (Becquerel)
- 1 Bq is 1 desintegratie per seconde
- Oude eenheid is Curie 1 Ci = 3,7.1010 Bq
1. Alfastraling
- Bij zware kernen (Z > 82)
- Hierbij komt een -deeltje (2p+ en 2n = He kern) vrij.
-deeltjes:
- Mono-energetisch
- Zeer kleine penetratiediepte (10cm lucht, 50m in weefsel)
- Veroorzaken zeer veel ionisaties = zeer gevaarlijk
- Niet gebruikt in de dierengeneeskunde
2. Betastraling
- verval:
- Een neutron wordt getransformeerd in een proton
- Een elektron wordt uitgezonden samen met een antineutrino
,- deeltjes:
- Niet mono-energetisch maar vertoont spectrale distributie
- Geven hun energie af op vrij korte afstand
- Worden in metabole radiotherapie gebruikt
+ verval:
- Een proton wordt getransformeerd in een neutron
- Een positron wordt uitgezonden samen met een neutrino
+ deeltjes:
- Positronen annihileren
- Het deeltje komt tot rust, bind zich met een elektron van het medium en verdwijnt samen met
dit elektron. Hierbij wordt de massa als vorm van energie omgezet in EM straling
annihilatieproces
- Annihilatieproces uitzenden van 2 EM golven met 511 keV onder een hoe van 180°
- Wordt gebruikt in PET beeldvorming
3. Gammastraling
Na alfa of bètaverval is de kern meestal nog niet in de grondtoestand. Deze zal worden bereikt door get
uitzenden van een EM golf met hoge energie = straling
- Mono-energetisch
- Foton
- Voortplanting met lichtsnelheid en massa = 0
- Zeer diep indringvermogen in weefsel
- Geneeskunde: beeldvorming en therapie
X-straling = EM golf ontstaan buiten de atoomkern
-straling = EM golf ontstaan binnen de kern
4. Vervalwetten
Desintegratieconstante de waarschijnlijkheid dat een radioactief atoom vervalt per seconde
A = de activiteit van de beschouwde hoeveelheid radioactief materiaal A(t)= A0 e-t
N = # radioactieve atomen N(t)= N0 2t/(T1/2) (met N0 het aantal radioactieve atomen op t=0)
Halfwaardetijd = de tijd na dewelke het oorspronkelijk aantal radioactieve atomen is gehalveerd
T1/2 = Vervalschema
, X-stralen
= EM straling door interactie van hoogenergetische elektronen met Wolfraam/ trefplaat in vacuüm
2 mogelijke processen:
1) Remstraling = de afremming van hoogenergetische elektronen
2) Ionisaties = de desexcitatie van een orbitaal elektron
Invallende elektronen worden afgebogen waarbij ze energie
verliezen. Deze energie wordt de X-straal. De hoeveelheid
overgedragen energie hangt af van de afstand van het elektron
tot de atoomkern.
Remstralingsbundel
Slechts ongeveer 1% van de invallende energie wordt omgezet in
Buisstroom remstraling, de rest in warmte koeling is noodzakelijk
Bij invallen van hoogenergetische
elektronen op trefplaatmateriaal
wordt dit eveneens geïoniseerd.
Daardoor ontstaan lege plekken
op de schillen = onstabiel.
Deze worden opgevuld door
elektronen uit hogere schillen
waarbij het verschil in bindingenergie vrijkomt als een EM golf = fluorescente X -straling.
In de praktijk gefilterde X-stralenbundels (filtermateriaal vaak
aluminium), dit filtert de laag energetische componenten eruit.
De biologische effecten hangen sterk af van de golflengte
>1m vaak thermische effecten
<1m vaak ioniserende effecten
Beetje de volgorde kennen maar de cijfers niet!
