Übersicht: Radioaktive Strahlung

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Clemens Grosser
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1 Übersich: Radioakive Srahlung Heliumkerne α ß + Posironen Nuklid Elekronen ß - Foonen Quanen γ Teilchensrahlung Elekromagn. S. Energie Wechselwirkung QF Diskree Energien um 5 MeV Koninuierliche Energien bis 1,5 MeV Diskree Energien,3 17 MeV Ionisierung nregung Ionisierung nregung Sreuung Bremssrahlung Fooeffek Componeffek Paarbildung 2 1 Sponane, nich vorhersagbare Kernumwandlung durch bgabe von Teilchen (α- oder β-teilchen) oder ussenden von Foonen (γ-srahlung) Nur Wahrscheinlichkeis- ussagen Saisik kiviä, Zerfallskonsane, Halbwerszei Zahl der im Durchschni pro Zeieinhei zerfallenden Kerne kiviä Zerfallskonsane (λ) * Zahl der insabilen Kerne Zerfallskonsane,693 λ Jedes Radionuklid ha eine eigene ypische Zerfallskonsane bzw. Halbwerszei Zusammenhang zwischen Halbwerszei () und Zerfallskonsanen: Einhei der kiviä: Bequerel (Bq) 1 Bq 1 Zerfall / s le Einhei: Curie (Ci) 1 Ci 3,7 1 1 Bq 1 mci 3,7 MBq 1 MBq 27 µci Typische kiviäswere: Radioak. bwasser: < 1 Bq/Lier Diagnosik: kbq bis MBq ( ) Therapie: MBq bis GBq ( )

2 Halbwerszei () liegen im Bereich von Sekundenbrucheilen bis Mrd. Jahren Für die Medizin geeignee : Minuen, Sunden, Tage Beispiele für : 131 I 8 Tage 99m Tc 6 Sunden 18 F 19 min Nach 1 nur noch,1 % der usgangsakiviä e λ Wofür werden Radionuklide in der Medizin benöig? Relaiv konsane kiviä über längere Zei, Lange :? Einsaz in Tessrahlern e Kurze : kiviä? nimm schnell ab Einsaz in Diagnosik (sehr kurz: 6 Sunden bei 99m Tc) Einsaz in Therapie (ewas länger: 8 Tage bei 131 I) Halbwerszeiberechnungen e λ ,1 Normale Darsellung beide chsen linear npassung einer Exponenialfunkion aus Parameer im Exponenen besimmen e % % ln( 2) b Halblogarihm. Darsellung X-chsen linear Y-chse logarihmisch (ln) npassung einer Geraden aus nsieg der Geraden besimmen (siehe rechs) Zerfalls- Korrekurfakor k : k e Beide Seien der Gleichung logarihmieren! ln( ) ln( ) (a) (b) Logarihm. Darsellung: nsieg der Geraden in logarihm. Dars. nsieg Exponen a oder

3 Ionisaion durch α - und β-srahlen e - e - Neurales om: Proonenzahl Elekronenzahl Durch die Hülle fliegendes Teilchen (α oder β) gib einen Teil seiner kineischen Energie an ein Elekron ab, dass dann vom om wegflieg Posiives Ion: ein Elekron weniger Durch Elekroneneinfang wird das Ion wieder zum neuralen om nregung durch α- und β-srahlen 1.Schri 2.Schri α-teilchen gib nur soviel Energie ab, dass Elekron auf eine höhere Schale (höheres Energieniveau) gehoben wird. ngereges Elekron nimm nach einiger Zei wieder freien Plaz auf ieferer Schale ein Dazu muss überschüssige Energie in Form eines Srahlungsquans (Foon) abgegeben werden

4 Röngensrahlung durch bbremsung von β-teilchen v1 e v1 > v2 Durch die Hülle fliegendes β-teilchen gib einen Teil seiner kineischen Energie an ein neu ensehendes Röngenquan ab. e v2 Elekron (β-teilchen) wird abgebrems Bremssrahlung Röngen-Quan (weil Röngensrahlung auf diese Weise enseh) Reichweie radioakiver Srahlung

5 Energiedosis D Radioakive Quelle In den Körper eindringende Srahlung E ein Energiedosis E ein E aus Is die von einem Medium beim Durchri von ionisierender Srahlung aufgenommene Energie Srahlung, die den Körper nich riff, bleib unberücksichig Körper absorbier Srahlungsenergie vollsändig oder eilweise Erwärmung us dem Körper ausreende Srahlung E aus Maßeinhei: 1 Gray [Gy] 1J/1kg D ges D1+D2+D3+... (kumulaiv) Energiedosisleisung D/Zei [Gy/s] Äquivalendosis [Sv] Dosis * Qualiäsfakor Qualiäsfakor (Berücksichig Wirkung auf lebendes Gewebe) Srahlung Qualiäsfakor Q Röngensrahlung Gammasrahlung 1 β-srahlung Neuronen 1 α-srahlung 2 Unbelebe Maerie (z.b. Blei, Beon, ) 1 kg Lebendes Gewebe (z.b. Mensch oder einzelne Organe) Energiedosis in Gray (Gy) * Qualiäsfakor Äquivalendosis in Siever (Sv)

6 Grundbegriffe und ihr Zusammenhang kiviä Bei sponanen Kernumwandlungen wird Energie frei Srahlung Freigeseze Energie wird ransporier Dosis Transporiere Energie wird in Maerie überragen ls Quan/Foon: Röngen-, γ-srahlung ls Teilchen: α-, β-srahlung Energieumwandlung in Gasen, Flüssigkeien und Feskörpern durch Ionisaion, Sreuung, bsorpion Biologische Srahlenwirkung Überragene Energie veränder Zellen Keimzellen: geneische Schäden Körperzellen: somaische Schäden Srahlenschaden Verändere Körperzellen schädigen Organismus sofor (aku) und verzöger (laen) Srahlenrisiko Schäden werden mi höherer Dosis häufiger Srahlenrisiko seig Dosis: r, Messgrößen, Einheien Überragene Energie pro Masseneinhei: aber: Durch welche n welches Srahlenar? Maerial? beliebig Bewerung der biologischen Wirkung einer Srahlenar durch Fakor WR Besrahlung von innen Einzelorgane: Bewerung der Srahlenempfindlichkei eines Organs durch Fakor WT lebendes Gewebe von außen Körper: Bewerungsfakor WT 1: Ganzkörper Joule/kg [J/kg] Energie-Dosis D 1 J/kg 1 Gray [Gy] Äquivalen-Dosis D*WR Siever [Sv] W R 1 für X, γ und β 2 für α W T,3 für Schilddrüse Effekiv-Dosis D*WR*ΣWT Siever

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