Samenvatting colleges Stralingsbescherming
Inhoud
College 1 Straling en röntgentoestel......................................................................................................2
College 2a Radiologische grootheden....................................................................................................8
College 2b Stralingsdetectie.................................................................................................................11
College 3 Radiobiologie........................................................................................................................14
College 4 Principes van en procedures voor rechtvaardiging...............................................................24
College 5 Stralingsbescherming bij patiënten: ALARA..........................................................................35
College 7 Wet- en regelgeving in de stralingsbescherming..................................................................39
1
,College 1 Straling en röntgentoestel
- De kern van het röntgentoestel bestaat uit de röntgenbuis, waar de
feitelijke stralingsproductie plaatsvind.
- Anode: plek waar de feitelijke straling ontstaat
- Kathode: de gloeidraad in de buis, waar de elektronen die later op de
anode gaan botsen, vrij worden gemaakt
- Dit gebeurt onder een hoogspanning tussen 60-70 kV.
- Elektronen die vrij worden gemaakt uit de kathode (gloeidraad) vliegen onder invloed van de
hoogspanning en worden versneld. Ze krijgen een hoop kinetische energie mee waarmee ze met
een hoog energie niveau botsen op die anoden. Vervolgens gaan zij in interactie met het
anodemateriaal waarbij straling gevormd kan worden.
- Röntgenstraling: deel waar wij daadwerkelijk gebruik van maken
- Lekstraling: een andere kant op het toestel en in gaat en mogelijk door de behuizing van het
toestel in de ruimte komt.
- Anode is meestal wolfraam materiaal.
- Wolfraam: is een metaal dat redelijk efficiënt is in het vormen van straling uit de
energie die de elektronen in zich hebben en in de botsing overdragen. Heeft een
vrij hoog smeltpunt.
- Slechts 1 a 2% wordt slecht omgezet in röntgenstraling de rest van de energie
wordt omgezet in warmte.
- Olie is bedoeld om de warmte de absorberen zodat de buis niet
oververhit.
- Focus: de plek waar de röntgenstraling ontstaat, dof plekje in het midden.
- Hoe kleiner de focus hoe beter dat is voor de beeldkwaliteit.
- In de (rechterzijde) kathode worden de elektronen vrijgemaakt die richting
de anode vliegen, onder invloed van hoogspanning.
- De lichte structuur is een visualisatie van de straling, dus de fotonen die
daar in deze buis op dit moment ontstaan.
- Op microscopisch/nanoscopisch niveau:
- Uitvergroting van een atoom van de anode (wolfraam), plaatje blauw.
- Vanaf links komt een invallend elektron vanuit de kathode Deze
botst in dit geval met een baan elektron in de K schill Baan elektron
wordt weggeschoten Het invallende elektron kaatst een andere
kant op en zal als verstrooid elektron materiaal ingaan.
- Dit geeft een instabiel atoom, een ion vorm van het atoom, zelf zal
proberen in een stabiele situatie terug te komen. Dit gebeurt door de
elektronen in de binnenste schil met de grootste bindingskracht weer
aan te vullen door de meer naar buitengelegen elektronen uit andere
schillen.
- Hier vind dan een energieoverdracht plaats van een meer naar buitengelegen minder gebonden
elektron naar een plek waar die beter gebonden is. En daar komt dus energie bij vrij, de energie
kan vrijkomen in de vorm van een foton.
2
,- In dit geval een karakteristiek foton, dit is dus de vorming van karakteristieke straling: omdat die
energieoverdracht van in dit geval de M schil naar de K schil, heel specifiek is voor dit type atoom.
- Je kan dmv het meten van de hoogte van of intensiteit van het foton, bepalen met welk type
atoom je te maken hebt. Zo kun je ook materiaal onderzoek doen.
Remstraling:
- Elektron komt van links (kathode), heeft een energie van 100kilo electron
volt.
- Het elektron botst niet met een baanelektron maar wordt in het
magnetisch veld van het atoom afgebogen.
- In de afbuiging komt energie vrij, hij wordt eigenlijk een beetje afgeremd.
- Na de afbuiging is er nog 70 keV over.
- Tijdens de afbuiging is er dus 30 keV vrijgekomen,
- Dit kan als foton (energiepakketje), wat we dus kunnen gebruiken
voor beeldvorming.
- Kan ook vrijkomen in de vorm van warmte (beperkt percentage
fotonenstraling)
Twee typen straling waarmee röntgenopnames worden gemaakt, terwijl de
hoogspanning wordt ingeschakeld.
- Remstraling meer dan 90% van de bundel
- Karakteristieken straling maximaal 10%
- Het geheel zorgt voor een spectrum die we gebruiken om röntgenfoto’s
te maken.
Remstralingsspectrum/volledige spectrum
- Hierin zijn ook karakteristieke pieken te zien.
- Een volledig spectrum wat van 0 keV tm 90 keV loopt. Dit is dit een
spectrum van een 90kV buis.
- Tussen 0 en ong 20 hier is geen gele grafiek, omdat deze fotonen zo
energiearm zijn dat ze niet door de röntgenbuis naar buiten komen. Ze
kunnen dus niet buiten het toestel gemeten worden.
- Gele gebied is (rem)stralingsspectrum.
- Karakteristieke pieken: veroorzaakt door karakteristieke straling,
spelen op bij specifieke/karakteristieke voor het anode materiaal
golflengtes of energieen.
- In dit geval 60 en 68 kV zijn de bindingsenergieën van de L en de K schijf. Hoe dichterbij de kern,
hoe hoger de bindingsenergiën.
- Er zijn verschillende instellingen op een röntgentoestel, als je dan
gaat kijken wat voor invloed dat kan hebben op het kilovoltage(kV).
- Op de afbeelding van 50 naar 90 kV, de grafiek breidt zich steeds
verder naar rechts uit.
- De punt van de grafiek houdt op bij het ingestelde kV, de maximale
fotonen energie die in de bundel zit.
- Een groot deel van de fotonen heeft een veel lagere fotonenenergie
en feitelijke gemiddelde fotonenenergie en daar worden
röntgenfoto’s mee gemaakt.
3
, - Als je een foto maakt met 70 keV, heeft een klein deel daarvan maar een keV van 70. De rest
lager.
- Als het kilo voltage wordt verhoogd, neemt de intensiteit ook toe.
- Intensiteit: de hoeveelheid straling.
- De stijging van de intensiteit heeft te maken met de effectiviteit van de botsing in de anode.
- Op het moment dat de elektronen vanaf de kathode harder mee botsen/meer kinetische energie
overdragen, kunnen ze meerdere botsingen veroorzaken/efficiënter hun energie overdragen
waardoor efficiënter fotonen geproduceerd kunnen worden.
- Behalve energierijkere fotonen worden er ook méer fotonen geproduceerd.
- Als een toestel goed is ingesteld zie je de belichtingstijd tegelijkertijd afnemen, omdat je met een
hoger kilovoltage in dezelfde tijd meer fotonen produceert.
Wisselspanning vs gelijkspanning
- Alternating current vs direct current
- De netspanning is wisselspanning, die wordt op een of andere manier
omgezet in de buisspanning en kilovoltage van het toestel.
- De negatieve buisspanning kan je niks mee, want er vliegen dan geen
elektronen van de kathode naar de anode.
- Alleen positieve pieken van de netspanning worden omgezet in een
buisspanning. Vervolgens door de transformator opgehoogd tot zo’n
60/70 kilovolt.
- Dit betekend dat je de helft van de tijd geen straling produceert en dat de
productie/kilovoltage van tijd telkens terugloopt naar 0.
- Hierdoor houd je een lager kilovoltage gemiddeld over dan je zou willen.
- Bij een wisselspanningstoestel is het een onmenselijk fenomeen dat je op deze manier eigenlijk
een veel lagere fotonen energie produceert dan je zou willen.
- Hierdoor stuur je dus veel lagere energieën naar de patiënt, dit kan schade veroorzaken.
- Hier is het gelijk richten van de spanning waarbij die negatieve dalen
worden omgeklapt naar de positieve variant. Hierdoor worden de ‘dode’
tijden opgevuld, door een spanning over de kathode en anode.
- In dit geval loopt het alsnog terug naar 0, maar hier zijn allerlei trucs op
verzonnen waardoor de ene piek overgaat in de andere pieken.
- Het uitgangssignaal lijkt sterk op dat van een gelijkspanningstoestel.
- De moderne wisselspanningsapparaten doen qua output en qua
intensiteit (hoogte van de fotonenenergie), niet onder voor
gelijkspanningstoestellen. Onder voorwaarde dat je een gelijkgericht
toestel hebt wat de energie niet te ver terug laat zakken naar 0.
- Dit heeft dus ook invloed op de hoogte van de fotonenenergie.
- Het effect van de buisstroom, het milliampèrage(mA), is ook belangrijk bij de
output van het toestel en dus op je stralingsspectrum.
- Dus het aantal elektronen wat overvliegt in de buis van de kathode naar de
anode.
- 4 grafieken, hier zijn 1, 1.5, 2 en 2,5 milliampère.
4
