For Mel Sam Ling
-
Upload
thomas-hansen -
Category
Documents
-
view
43 -
download
6
Transcript of For Mel Sam Ling
![Page 1: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/1.jpg)
Noter til ´´Radioaktive isotoper og ioniserende stråling´´
Pensum-oversigt
Isotopteknik 1Sidetal: Emne:1 – 12 Sporstofmetoder. Anvendelse og eksempler23 – 31 Biologisk sporstofteknik med stabile og ustabile isotoper33 – 45 Atomets opbygning. Nuklider. Masse og energi74 – 77 Ladede partiklers ionisering af stof (direkte og indirekte ionisering)83 – 87 Elektromagnetisk stråling (EMS)88 – 98 Andre strålingstyper + Radioaktive henfald + Nuklidkort113 – 114 Dannelse af frie radikaler135 – 155 Radioaktive henfald157 – 209 Kvantitativ beskrivelse af det radioaktive henfald211 – 230 Strålekilder232 – 257 Åbne radioaktive kilder + Isotop fremstilling308 – 325 Radioaktiv affaldshåndtering327 – 343 Strålingsdetektorer (GM-rør, NaI og væskescintillator)349 – 392 Pulstælling + Målestatistik397 – 436 Målestatistik441 – 464 Isotoptabel
Kursus i helsefysikSidetal: Emne:7 – 13 Radioaktivitet og ioniserende stråling (kursorisk)13 – 66 Ioniserende strålings vekselvirkning med stof + Strålingsdoser + Målemetoder.
Strålingsbiologi + Strålingsbeskyttelsesnormer + Praktisk strålingsbeskyttelse.69 – 91 Ekstern / Intern bestråling + Arbejdshygiejne + Menneskets strålingsmiljø
ØvelsesvejledningSidetal: Emne:35 – 46 Øvelse 1: Pulstælleudstyr (GM-rør)51 – 62 Øvelse 2: Målestatistik67 – 79 Øvelse 3: Absorption af β-stråling87 – 107 Øvelse 4: Brug af faststofscintillationstæller, γ-spektrometri119 – 128 Øvelse 5: Monitering, strålehygiejne131 – 142 Øvelse 6: Væskescintillationstælling I, β-spektrometri153 – 159 Øvelse 7: Autoradiografi163 – 168 Øvelse 8: Neutronaktivering175 – 187 Øvelse 9: Væskescintillationstælling II, fejlkilder
Vejledning om strålebeskyttelse ved arbejde med åbne radioaktive kilder (2003)Sidetal: Emne:
1 – 35 Lovgivning + Dosisgrænser & dosisovervågning + Praktisk strålebeskyttelse Kontrolmåling og rengøring + Uheld mm.
Anvendelse af åbne radioaktive kilder på sygehuse, laboratorier m.v. (2000) – kursorisk!Sidetal: Emne:
1 – 37 Bekendtgørelse (lovtekst). Bla. Oversigt over standardtilladelser
Dosisgrænser for ioniserende stråling (1997) – kursorisk!Sidetal: Emne:
1 – 20 Bekendtgørelse (lovtekst) om tilladte doser og dosisgrænser
![Page 2: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/2.jpg)
Formelsamling
Grundlæggende fysik1) Sammenhæng mellem massetal (A) og atomnummeret (Z) (s. 37-38)
Z = antallet af protoner i kernen (og dermed også lig antallet af elektroner)A = antallet af protoner og neutroner
Antal neutroner = A – Z
2) Sammenhæng mellem masse (m) og energi (E) (s. 42 – 43)
E = m ∙ c2 (c: lysets hastighed = 2,9979 ∙ 108 m/s)
Indsættes massen i kg, fås E i enheden J (joule)
1 eV = 1,602 ∙ 10-19 J
3) Sammenhæng mellem energi (E), frekvens (ν) og bølgelængde (λ) for elektromagnetisk stråling (s. 36 – 37+83 – 87)
E = h ∙ ν = h ∙ (h: Plancks konstant = 6,6256 ∙ 10-34 J∙s eller 4,1354 ∙ 10-15 eV∙s)
Ioniserende stråling: Energi > 25 eV
Bruges ca. 34 eV pr. dannet ionpar ved ionisering
4) Ladede partiklers ionisering af stof (s. 74 – 77)K: Kraften
K = z: partiklens ladning
r: afstanden mellem partikel og elekktrone: elektriske elementarladning: 1,602 ∙ 10-19 C
Den tilstrækkende eller frastødende kraft (K), hvorved en partikel med (z) enhedsladninger påvirker absorbermaterialets elektroner i afstanden (r) er givet ved overstående ligning.
Grundlæggende radioaktivitet5) Sammenhæng mellem aktivitetsenheder (s. 172)
1 Ci = 3,7 ∙ 1010 Bq = 37 MBq 1 Bq: 1 disintegration pr. sek.
1 Bq = 2,70 ∙ 10-11 Ci = 27 pCi
Bq er således en meget lille enhed, mens Ci er en meget stor enhed!
5.1) Sammenhæng mellem aktivitet (A) og specifik aktivitet (SA)
SA = SA: [Bq/mol], A: [Bq] og stofmæmgde: [mol]
6) Henfaldsligningen for et radioaktivt henfald (s. 164 – 167)
![Page 3: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/3.jpg)
At = A0 ∙ e – λ ∙ t A: Aktivitet (Bq: disintegrationer pr. sek.)λ: Henfaldskonstanten (tid-1)t: tid (år, dage, timer, min, sek)
7) Bestemmelse af tiden (t) for et given henfald
t = = A: Aktivitet (Bq: disintegrationer pr. sek.)
λ: Henfaldskonstanten (tid-1)t: tid (år, dage, timer, min, sek)
8) Halveringstiden for et radioaktivt stof (s. 167 – 172)
T½ = [s / min / dage, år]
[s-1 / min-1 / dage-1]
T½ slås op i isotoptabel (Appendix A)
9) Middellevetiden ( ) for en radioaktiv kerne er givet ved: (s. 171)
[s / min / dage, år]
10) Sammenhæng mellem aktivitet og antal atomkerner (s. 176 + 328)
Nt = A: [Bq] og λ: [s-1]
Nt = N0 ∙ e – λ ∙ t Nt: Antal radioaktive atomer til tiden t
mol (Nt) = For at bestemme antal mol ud fra antal atomer,
divideres med NA = 6,023 ∙ 1023 atomer /mol
massen (Nt) = n ∙ M [g]
11) Antal kernehenfald (ΔN) i løbet af en given tidsperiode (Δt) der henfalder (s. 168 – 169)
12) Den samlede aktivitet (A) af en blanding af radionuklider (s. 182 – 184)
A = A0 (1) ∙ e-λ(1) ∙ t + A0 (2) ∙ e-λ(2) ∙ t
Såfremt begge radionuklider måles med samme tælleeffektivitet, gælder det tilsvarende for implushastighederne (r):
r = r0 (1) ∙ e-λ(1) ∙ t + r0 (2) ∙ e-λ(2) ∙ t
![Page 4: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/4.jpg)
13) Sammenhæng mellem biologisk-, fysisk- og effektivhalveringstid (s. 194 - 198)
T½,eff = eller T½,bio. =
T½,eff.: Effektive halveringstidT½, bio.: Biologiske halveringstid (bliver typisk opgivet)T½, fys.: Fysiske halveringstid (Appendix A)
14) Sammenhæng mellem udskillelseskonstanterne (s. 194 – 198)
λeff = λbio + λfyseller
15) Sammenhæng mellem energifluxen (eller strålingsenergien, Q) der udsendes ved henfald (s. 199-205)
E: strålingsenergi pr. disintegration
A0: Aktiviteten til tiden 0.
StrålingsfysikFor elektroner (β-partikler)
16) Strålingens gennemtrængnings evne (s. 213 – 215)
R = p ∙ R1 R: Rækkevidden i fladevægt [mg / cm2]R1: Lineære rækkevidde [cm]
p: Absorber materialets massefylde [mg / cm3]
Jo større massefylde, jo mindre lineære rækkevidde
17) Rækkevidden for elektroner (herunder β-partikler)
R = 412 ∙ E1,265 – 0,0954 ∙ ln E (for 0,01 < E < 3 MeV)
Energien skal indsættes som MeV. Resultatet får enheden [mg/cm2] !!!!! → divider med massefylden!!!(Hvis der er tale β-stråling, indsættes Emax, maksimal rækkevidde, og der fås Rmax)
![Page 5: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/5.jpg)
18) Halveringstykkelsen d½, for elektroner er givet ved
d½ = 40 ∙ Emax1,14 [mg/cm2] (Emax skal indsættes i MeV)
19) Brøkdelen (f) af energien som bliver til bramsestråling efter β-stråling
f = 3,5 ∙ 10-4 ∙ Z ∙ Emax Z: absorbermaterialets atomnummerEmax: Maksimal energi i MeV
For elektromagnetisk stråling (γ-stråling / røntgen-stråling)
19) Halveringstykkelsen for elektromagnetisk stråling, d½ er givet ved
D½ = eller som fladevægt: d½ = (Øvelse 4)
20) Svækkelsesligning for et parallelbundt af elektomagnetisk (EMS) stråling er
I = I0 ∙ e- µ ∙ d d: absorbertykkelsenµ: svækkelseskoefficientI0: intensiteten i det usvækkede strålebundtI: intensiteten af det svækkede strålebundt
21) Den ækvivalente dosishastighed (h) i afstanden (r) fra en punktformet EMS kilde
h = : dosishastighedskonstanten (se side 25, Helsefysik)
A: punktkildens aktivitet [Bq]r: afstanden til kilden [m]h: ækvivalente dosishastighed [Sv/s]
![Page 6: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/6.jpg)
22) Sammenhæng mellem dosishastigheden (h) og transmissionsfaktoren (T)
T = Aflæs dernæst på figurerne side 72-74 i Helsefysik
Måletekniske beregninger
23) sammenhæng mellem baggrundskorrektion og tælleeffektivitet samt impulstal (s. 368)
rnetto = r - rb = ε ∙ A rnetto: Virkelige impulserr: Målte impulser
rb: Baggrunds impulser
ε: TælleeffektivitetenA: Aktiviteten i prøven
24) Den gennemsnitlige observerede impulshastighed (ΔM) i måleperioden (Δt) giver følgende r (s. 372 – 374)
A = (relative aktivitet)
25) Sammenhæng mellem antal målte impulser (r) og dødstidstabet (τ) og det faktiske antal impulser (R)
![Page 7: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/7.jpg)
(Husk samme enheder)
26) Den forventede tællehastighed (r) ved en given dødstidstab og faktiske impulser (R)
r = (Husk samme enheder)
27) Det relative dødstidstab, Δ% mellem målte impulser (r) og det faktiske impulstal (R) (s. 363)
(Husk samme enheder)
28) Sammenhæng mellem maksimale impulshastighed ved kendt dødstidstab og maksimale tilladelige fejl (Δmax)
rmax = (Δmax indsættes i %-tal, fx 2 %)
29) Godhedsfaktoren (G) er givet ved:
G = jo større, jo bedre (øvelse 4)
ε: mellem 0 og 1rb: er baggrunden i ips
30) Geometri-faktoren(g) kan bestemmes ud fra følgende formel:
(se øvelse 1)
b: afstanden mellem prøve og detektor vindue (cm)c: radius af detektor vindue (cm)
![Page 8: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/8.jpg)
Målestatistik:
31) Impulshastighed: r =
32) Spredningen: sr = (samme enhed som r)
Det samlede resultat kan herefter skrives: r ± sr
33) Den relative spredning: srel = eller i %:
34) Beregning af den antal impulser (ΔM) som der skal opsamles for at få en relativ spredning i %
ΔM = Generelt: 1% relativ spredning = 10000 ip
5 % relativ spredning = 400 ip
35) Statistik på samlet størrelser Såfremt et radioaktivt præparat giver ΔM impulser i tidsrummet Δt, og baggrundsmålingen tilsvarende giver ΔMb impulser i tidsrummet Δtb, så bliver nettoimpulshastigheden og den absolutte spredning på denne hh.
rnet = z = x ± y
sr (net) = (s. 406) sz =
![Page 9: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/9.jpg)
Dosismetri
Fysiske størrelser:36) Absorberet dosis (d) pr. masse enhed
d = A: aktiviteten [Bq]
: Middelenergien af emitteren (J) 1 eV = 1,602 ∙ 10-19 Jm: massen på organet (eller 70 kg)d: [J/kg = Gy]
37) Absorberet dosishastighed pr. masse enhed
d = A: aktiviteten [Bq]
: Middelenergien af emitteren (J) 1 eV = 1,602 ∙ 10-19 Jm: massen på organet (eller 70 kg)t: tiden (dage, min, sek.d: [J/kg = Gy/s]
38) Dosishastigheden til tiden t er givet ved:Den initielle dosishastighed (absorberet dosis pr. tidsenhed) i et organ kaldes d0. [Gy/s]
dt = d0 ∙ e- λeff ∙ t dt: [Gy/s]λ: effektive udskillelseskonstant [sek-1]
39) Den akkumulerede dosis (D) i tidsrummet Δt kan – under forudsætning om 1. ordens kinetik
d = λeff: effektive udskillelseskonstant [sek-1] (s. 195)
d: [J/kg = Gy]
Biologiske størrelser40) Ækvivalente dosis (H) er givet ved helkrop: (Additive!!!)
HT = wR ∙ d d: Absorberet dosis i organ/helkrop : [J/kg = Gy]wR: strålingsvægtfaktor (tabelværdi, se side 21 i Helsefysik!)HT: Sv
![Page 10: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/10.jpg)
41) Effektive dosis-organ (Additive!!!)
E = HT ∙ wT wT: vævsvægtningsfaktor (tabelværdi, se side 11 i bek. 823)HT: Helkropsdosis [Sv]
42) Committede effektive dosis - helkrop
Effektive dosis = Indtaget aktivitet [Bq] ∙ dosiskoefficienten [Sv/bq]
Fremstilling af radionuklider
43) Aktiveringsudbyttet ved neutronaktivering
![Page 11: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/11.jpg)
N: antal radioaktive kerner
Ø: indfangningstværsnittetλ: hanfaldskonstanten for produktetNTarget: antal target atomer
A = σ ∙ NTarget ∙ ø ∙ (1 – e-λ∙t) A: aktiviteten i targets materialet
Cancer risiko
44) Cancer-risikoen er givet ved: (s. 12 i vejledning)
Cancer risiko = Årlig dosis ∙ (4 ∙ 10-5) ∙ Person-størrelse
1 ud af 25000 for cancer ved 1 mSv
Strålehygiejne
![Page 12: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/12.jpg)
Persondosimeter skal anvendes hvis der er mulighed ofr at modtage 3/10 af 20 mSv/år (dvs. over 6 mSv)
Biologiske stråleskaderDeterministiske: - Akutte skader
- Skaden etableres hurtigt efter bestrålingen- Tærskelværdi kendes- Skadens omfang stiger med dosis- Skaden kan henføres til et konkret tilfælde af bestråling
Stokastiske: - Senskader- Skadens etableres på et senere tidspunkt- Ingen tærskelværdi- Skadens omfang er uafhængig af dosis- Sandsynligheden for at skaden opstår, er dosisafhængig- En skade kan ikke henføres til et specielt tilfælde
Affaldshåndtering1) Dosishastigheden må IKKE overskride 7,5 µSv/h på opbevaringsstedet2) Dosishastigheden må IKKE overskride 2,5 µSv/h på arbejdspladser i nærheden3) Gå ud fra figuren i bekendtgørelsen
![Page 13: For Mel Sam Ling](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022082400/53f83a7bdab5cad4758b456a/html5/thumbnails/13.jpg)
Radioaktive henfaldsprocesser
Type Proton-status (Z)
Stråling Energi type Energi størrelse Beskrivelse
α Z – 2 Diskret Karakteristisk for hver enkelt henfald
Kun for meget tunge atomer
β- Z + 1 Elektron (e- ) Kontinuert Afhænger af forholdet mellem elektronen og neutrino
For isotoper under stabilitetslinien
β+ Z – 1 Positron Kontinuert Afhænger af forholdet mellem elektronen og neutrino
For isotoper over stabilitetslinien
(γ-stråling) Z Elektromagnetisk Diskrete Karakteristisk for hver enkelt henfald
1) Fotoelektrisk effekt2) Compton effekten3) Par dannelse
IT (γ-stråling) Z Elektromagnetisk Diskrete Karakteristisk for hver enkelt henfald
Skyldes dannelsen af en meta-stabil kerne efter et henfald.
EC Z – 1 Røntgen-stråling eller Auger-elektroner
Diskrete Karakteristisk for hver enkelt henfald
Kernen indfanger en elektron fra atomets elektronsystem og
omdanner en proton til en neutronIC Z Røntgen-stråling eller Auger-
elektronerDiskrete Udsendte elektrons energi = γ-
strålingens energi – elektronen bindingsenergi
Energi som skulle være frigjort ved γ-stråling, bliver absorberet af
egen elektron uden om kernen. Elektronen frigøres
Annihalilationsstråling
Z Elektromagnetisk efter β+ stråling Diskrete Altid 2 x 0,511 MeV Sker efter β+-stråling. Skyldes sammenstød mellem positron og
elektronBremsestråling
Z Elektromagnetisk stråling efter β-, β+
samt ved udsendelse af EC/IC + Auger-elektroner
Kontinuert Karakteristisk for hver enkelt henfald
Opstår under opbremsning af hurtigt ladet partikler