Röntgenstrahlen

Strahlendosis
• Erinnerung an die Wechselwirkung der
Strahlung mit Materie
• Messgrößen
• Gesetzliche Grenzwerte
Gefährdung durch ionisierende Strahlung
• Absorption durch kohärente Streuung:
– Die Röntgenstrahlung regt benachbarte Oszillatoren
zu gleichphasigen, „erzwungenen Schwingungen“ an
• Absorption durch inkohärente Streuung
– Photoeffekt
– Compton-Effekt
– Paarbildung
Absorption von Röntgenstrahlen
I  I 0e
 x
  n
   Ko   Photo   Compton   Paar
Joule/
Intensität
2
(sm )
1/m
Schwächungskoeffizient
Streu1 m2
querschnitt pro
1 barn Teilchen
x
1m
Eindringtiefe
n
1/m3
Anzahldichte
der Teilchen
Absorption von Röntgenstrahlen
Photoeffekt
106
Paarbildung
103
1
Kohärente
Streuung
0,1
1
10
100 1000
1.000.000
Compton-Effekt
Beliebiges Zerfalls-Ereignis
Begriff
Aktivität
Einheit
Definition
Quotient:
Zerfallszahl dividiert
1 Becquerel [Bq]
durch die
Beobachtungszeit
Dosis und Dosisleistung
Dosis
Dosisleistung
Quotient: Energie
dividiert durch
Masse
Quotient: Energie
1 Gray/s= 1J/(kg.s) dividiert durch
Masse und
1 Gy/s
Bestrahlungszeit
1 Gray= 1J/kg
1 Gy
Dosis und Dosisleistung in biologischer
Materie
1 Sievert = 1 Gray . ρ
Dosisäquivalent 1Sv
Produkt Dosis
mal
Bewertungsfaktor
Dosisäquivalent- 1 Sv/s
leistung
Quotient: Dosis
mal
Bewertungsfaktor
durch
Bestrahlungszeit
Bewertungsfaktor für unterschiedliche
Strahlungsarten
Strahlungsart
Röntgen- und γ
Strahlung

-Strahlung
Sv

Gy
1 (Definition)
1
Energie
Reichweite in
organischem
Gewebe
20 keV
6,4 cm
1 MeV
65 cm
20 keV
10 μm
1 MeV
7 mm
Schnelle
Neutronen
10
Langsame
Neutronen
5
0,3 eV
20cm
20
5 MeV
40 μm
 -Strahlung
Berufslebensdosis
Die Summe der über alle Kalenderjahre
ermittelten effektiven Dosen darf 400 mSv
nicht überschreiten
Anmerkung zur Berufslebensdosis
• Wird von 100 Personen die Berufslebensdosis
ausgeschöpft, dann erkranken im Mittel 2 von
ihnen an durch die Strahlenbelastung
ausgelöstem Krebs
– Zum Vergleich: Von 100 Rauchern erkranken im
Mittel 10 an Lungenkrebs
• Die Belastung durch natürliche Radioaktivität
beträgt 2 bis 4 mSv pro Jahr
Beispiel für die Strahlendosis bei einer therapeutischen
Anwendung: Bestrahlung zur Vermeidung von
unerwünschter Knochenbildung nach
Hüftgelenksoperationen
• Nach mehreren Wochen und Monaten können so genannte
periartikuläre Ossifikationen auftreten. Dabei handelt es sich um eine
Neubildung von Knochen in der unmittelbaren Umgebung des neuen
Hüftgelenkes. Je nach Ausmaß dieser Knochenneubildung können
erneut Schmerzen sowie Bewegungseinschränkungen auftreten.
• Zur Vorbeugung periartikulärer Ossifikationen hat sich die einmalige
Bestrahlung der Hüftgelenksregion mit Hilfe ionisierender
Strahlung, meist mit Hilfe eines Linearbeschleunigers, mit einer
Dosis von 7 Gy bewährt.
• Diese prophylaktische Bestrahlung kann sowohl unmittelbar vor der
Operation (am besten innerhalb von 4 Stunden vor der Operation,
etwas ungünstiger innerhalb von 24 Stunden vor der Operation) oder
bis zu 72 Stunden nach der Operation durchgeführt werden. …..
• Durch die prophylaktische Bestrahlung kann das Risiko für die
Bildung periartikulärer Ossifikationen teilweise von 80 % auf ca. 10 %
reduziert werden!
Zitat aus http://www.mww.de/enzyklopaedie/diagnosen_therapien/hueftgelenk.html
Grenzwerte in mSv/Jahr
Einheit in dieser Tabelle:
1 mSv/Jahr
BelastungsKategorie
Belastete Organe,
Gewebe
A
B
Ganzkörper
20
6
1
Hand, Unterarme, Füße,
Knöchel
500
150
50
Augenlinse
150
45
15
Unbelastet,
„Public“
Und: Die Summe der über alle Kalenderjahre ermittelten effektiven
Dosen darf 400 mSv nicht überschreiten
Grenzwerte in μSv/h
Einheit in dieser Tabelle:
1 μSv/h
BelastungsKategorie
Belastete Organe,
Gewebe
A
B
Ganzkörper
12
4
0,6
312
94
31
94
28
9
Hand, Unterarme, Füße,
Knöchel
Augenlinse
Errechnet aus der zulässigen Dosis pro Jahr
bei 200 Arbeitstagen und 8 h täglicher Arbeitszeit
Unbelastet,
„Public“
Grenzwerte am Forschungsreaktor ILL
Dosisleistung in der Nutzstrahlung
Höchste Dosisleistung?
Dosisleistung in der Nutzstrahlung nach Anwendung spezifischen Filtern
Transmission von 2,5 (3,0) mm Aluminium in
Abhängigkeit von der Energie der
Röntgenstrahlung
IdurchI0
A
0,25
Durchlässigkeit: I/I0
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
5
10
15
20
Energie der Strahlung [keV]
25
Transmission von 0,4 mm Beryllium in
Abhängigkeit von der Energie der
Röntgenstrahlung
I/I0
1,0
Durchlässigkeit I/I0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
4
6
8
10
12
14
16
18
Energie der Strahlung [keV]
20
22
24
Transmission von Al
0.1 -10 mm Stärke, Energie 1-120 keV
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Transmission I/I0
1,0
0.1 mm
1 mm
Al
-S
tä
rk
e
5 mm
10 mm
20
40
60
80
Energie keV
100
120
Transmission von Pb
0.1 -10 mm Stärke, Energie 1-120 keV
I/
I/
I/
I/
I/
I/
I/
I/
I/
I/
I/
Transmission I/I0
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
100
120
ke
80
är
60
St
40
Energie keV
Pb
20
0,0
E
F
G I/I0 (0.1mm)
H I/I0 (1 mm)
I I/I0 (2 mm)
J I/I0 (3 mm)
K I/I0 (4 mm)
L I/I0 (5 mm)
M I/I0 (6 mm)
N I/I0 (7 mm)
O I/I0 (8 mm)
I/I0 (9 mm)
I/I0 (10 mm)
Zusammenfassung
• Strahlenbelastung von ca. 1 mSv/Jahr ist Teil
unserer natürlichen Umwelt
• Zusätzliche Belastung ist zu vermeiden
– Jedes energiereiche Strahlungsquant kann biologisch
wirksam sein und Mutationen auslösen
• Überwachung der Dosisleistung am Arbeitsplatz
ist die wichtigste Maßnahme
– Optimal: Instrumente mit akustischem Signal bei
Auftreffen eines Strahlungs-Quants
• Äußerste Vorsicht beim Umgang mit Feinstruktur
Röntgenanlagen, denn die Röntgenstrahlung
wird ungefiltert verwendet
Warnung!
• Die Strahlung aus Feinstrukturröhren ist
zur Durchleuchtung biologischer Objekte
völlig ungeeignet
• Die harte Komponente > 30 keV führt zwar
zur Abbildung, in der Zeit der Aufnahme
verbrennt aber die weiche,
intensitätsreiche charakteristische
Strahlung ( 8keV) die oberen
Gewebeschichten in - unter Umständen irreparabler Weise