Dosimetrie - Universitätsklinikum Münster

Strahlenphysik und
Strahlenschutz
Dr. rer. nat. C. Höltke
Institut für Klinische Radiologie
Universitätsklinikum Münster
Inhalt
 Wofür brauchen wir Strahlung ?
 Was ist Strahlung ?
 Wie erzeugen wir Strahlung ?
 Wie messen wir Strahlung ?
 Welche Gefahren birgt Strahlung ?
 Wie schützen wir uns ?
1
Carsten Höltke, 23.10. 2015
(Strahlen)-Anwendungen in der
Medizin
2
zerstörungsfreie
Information über
das Innere des
Körpers
Carsten Höltke, 23.10. 2015
(Strahlen)-Anwendungen in der
Medizin
Anatomie
Physiologie
Molekularstruktur
Röntgen
CT
Sonographie
MRT
SPECT / PET
Optische Methoden
3
Carsten Höltke, 23.10. 2015
(Strahlen)-Anwendungen in der
Medizin
4
Carsten Höltke, 23.10. 2015
(Strahlen)-Anwendungen in der
Medizin
4
Carsten Höltke, 23.10. 2015
(Strahlen)-Anwendungen in der
Medizin
4
Carsten Höltke, 23.10. 2015
(Strahlen)-Anwendungen in der
Medizin
4
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Was ist Strahlung ?
5
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Was ist Strahlung ?
Teilchen
Photonen
Bremsstrahlung
Synchrotronstrahlung
Röntgenstrahlung
γ-Strahlung
6
β+
Elektronen
β−
Positronen
Protonen
Neutronen
α
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Was ist Teilchenstrahlung ?
 Partikel- bzw. Korpuskularstrahlung
Nukleon
10-15 m
Quarks
Materie
Elektron
Atom
Atomkern
Kristallgitter
Proton
bis 1 cm
10-14 m
Atomkern
Atom
10-10 m
7
Neutron
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Was ist Teilchenstrahlung ?
 Kernzerfälle: alle Partikel stammen aus dem Kern
 Alpha-Zerfall: Helium-Kern (α)
p
n n
p
 Beta-Zerfall: Elektron bzw. Positron (β- bzw. β+) -
+
 Gamma-Zerfall (γ-Quant)
i.a. sehr energiereich
ionisierende Strahlung
 natürliche und künstliche Radioaktivität
8
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Was ist Photonenstrahlung ?
 Energieabgabe in Form von Gamma-Quanten (γ)
 Elektromagnetische Strahlung
 Energie ist Frequenz- / Wellenlängenabhängig
c
E=h·f=h·
λ
 Ab λ < 200 nm
ionisierende Strahlung
c
E=h·
≈ 6 eV
λ
9
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Röntgenstrahlung
 Entdeckt 1895 von W.C. Röntgen
Kathode
10
Anodenteller
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Röntgenstrahlung
 Entdeckt 1895 von W.C. Röntgen
Kathode
11
Anodenteller
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Röntgenspektrum
charakteristische
Röntgenstrahlung
(K-Linien)
Bremsstrahlung
12
Carsten Höltke, 23.10. 2015
13
Carsten Höltke, 23.10. 2015
14
Carsten Höltke, 23.10. 2015
15
Carsten Höltke, 23.10. 2015
16
Carsten Höltke, 23.10. 2015
17
Carsten Höltke, 23.10. 2015
17
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Wie messen wir die Strahlung ?
 Detektoren früher und heute
 Röntgenfilm

Trägerfolie mit Emulsionsschicht (AgBr-Kristalle)
 Szintillationszähler

Lichterzeugung an Kristall (NaI) → Photomultiplier
 Röntgenspeicherfolien

Speicherschicht lässt sich mit Laser abrastern → Lumineszenz
 CCD / CMOS-basierte Photozellen

18
Ähnlich digitaler fotografie, Diodenarray
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Gefahren / Strahlenschäden
 Wechselwirkung von ionisierender Strahlung
mit Materie
 Schädigungen auf molekularer Ebene
(DNA-Schäden, Proteinstruktur und –funktion)
 deterministische Schäden
(akute Schäden, Spätschäden, teratogene Effekte)
 stochastische Strahlenschäden
(i.a. Krebs, Leukämie, vererbbare Schäden )
19
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Gefahren / Strahlenschäden
 Wechselwirkung von ionisierender Strahlung
mit Materie Photoeffekt
 γ-Quant wird absorbiert
 Übertragung der
gesamten Energie an
ein Hüllenelektron
20
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Gefahren / Strahlenschäden
 Wechselwirkung von ionisierender Strahlung
mit Materie Comptoneffekt
 γ-Quant wird gestreut
 Übertragung eines Teils
der Energie an ein
Hüllenelektron
21
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Gefahren / Strahlenschäden
 Wechselwirkung von ionisierender Strahlung
mit Materie Paarbildung
 γ-Quant wird absorbiert
 Entstehung von Materie
in Form von e- und e+
 Positron erzeugt
Vernichtungsstrahlung
Vernichtungsstrahlung
22
 E ≥ 1.022 MeV
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Digital?
Strahlenschutz durch moderne
alara Technologie
as
low
as
reasonably
achievable
Anwendung von
Röntgenstrahlen
=
Körperverletzung!
23
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Radiologie heute / Strahlenschutz
 Rechtliche Grundlage
Atomgesetz (AtG)
„Gesetz über die friedliche Verwendung der Kernenergie
und den Schutz gegen ihre Gefahren“
 Röntgenverordnung (RöV)
„Verordnung über den Schutz vor Schäden durch Röntgenstrahlung“
 Strahlenschutzverordnung (StrSchV)
„Verordnung über den Schutz vor Schäden durch ionisierende Strahlen“
24
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Dosisbegriffe
 Energiedosis
1 Kg
absorbierte
Energie
bestrahlte
Masse
1J
D=
= 1 Gy (Gray)
1 Kg
25
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Dosisbegriffe
 Äquivalentdosis »» Körperdosis
1J
H = wR · D
= 1 Sv (Sievert)
1 Kg
Bindeglied wR: Strahlungswichtungsfaktoren
26
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Relative biologische Wirksamkeit (RBW)
 Strahlungswichtungsfaktoren wR
Strahlenart
• Röntgen- / Gammastrahlung
1
• Betastrahlung
1
• Protonen
5
• Neutronen
• Alphastrahlung
27
Faktor
5-20
20
-
+
p
n
α
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Dosisbegriffe
 Effektive Dosis »» Organdosis
1J
E = wT · H
= 1 Sv (Sievert)
1 Kg
Bindeglied wT: Organswichtungsfaktoren
28
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Strahlenschutz
 Abschwächung von Photonenstrahlen in Materie
 Intensität nimmt
exponentiell ab

Ix = Io · e -µx
 Art des Materials
ausschlaggebend (Z)
 Energie/Wellenlänge
(x)
29
ausschlaggebend (λ)
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Strahlenschutz
 Bauliche Maßnahmen
30
Carsten Höltke, 23.10. 2015
Strahlenschutz
Verhaltensregeln
Aufenthalt im Kontrollbereich nur mit SchutzAufenthalt ausserhalb kleidung, Dosimeter, Eindes
Kontrollbereichs
stufung A/B, Belehrung,
…2015
31
Carsten Höltke, 23.10.
Alles klar ??
Carsten Höltke, 23.10. 2015

Download Report