1.1 Teilchenstrahlung 12. (Die atomare Energieeinheit ev 14, Relativistische Massenzunahme von Elektronen 15, Der klassische Grenzfall 17)

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1 Inhalt 1 Strahlungsarten Teilchenstrahlung 12 (Die atomare Energieeinheit ev 14, Relativistische Massenzunahme von Elektronen 15, Der klassische Grenzfall 17) 1.2 Wellenstrahlung 18 (Elektromagnetische Wellenpakete 22) 1.3 Dualismus Teilchen-Welle* 24 (Zusammenfassung 26) 2 Atombau Die Atomhülle Aufbau der Atomhülle Anregung und Ionisation vom Atomhüllen Hüllenstrahlung 39 (Charakteristische Röntgenstrahlung 39, Charakteristische Röntgenstrahlung am Wolframatom 41, Augerelektronenemission 42, Zusammenfassung 43) 2.2 Der Atomkern 44 (Dichte der Kemmaterie 46, Atomkernmodelle 46, Bindungsenergie und Massendefekt 48, Energiegewinn durch Spaltung und Fusion 50, Anregung von Atomkernen und Separation von Nukleonen 51, Einige wichtige Begriffe der Atom- und Kernphysik 52) 3 Radioaktivität Radioaktive Zerfallsarten Der /T-Zerfall Der /f-zerfall Der Elektroneneinfang (EC) Der Alphazerfall Der Gammazerfall Die Innere Konversion (IC) Spontane Kernspaltung, Neutronen-und Protonenzerfall Das Zeitgesetz für den radioaktiven Zerfall Aktivitätsdefinitionen Formulierung des Zerfallsgesetzes 82 (Zerfallskonstante und Halbwertzeit bei konkurrierenden Zerfällen 86, Biologische

2 6 Inhaltsverzeichnis Halbwertzeit 87) Aktivitätsanalyse und radioaktives Gleichgewicht* 88 (Aktivitätsanalyse für ein instabiles Tochtemuklid 89, Das radioaktive Gleichgewicht 93, Messung von Lebensdauern, Halbwertzeiten und Zerfallskonstanten 95, Aktivierungsanalyse 96) 3.3 Natürliche Radioaktivität Die kosmogenen Radionuklide Die primordialen Radionuklide 99 (Primordiale Radionuklide mit stabilen Tochternukliden 99, Die natürlichen Zerfallsreihen 101) 4 Wechselwirkung ionisierender Photonenstrahlung mit Materie Der Photoeffekt 107 (Zusammenfassung 109) 4.2 Der Comptoneffekt 111 (Zusammenfassung 116) 4.3 Die Paarbildung durch Photonen im Coulombfeld 117 (Begründung der Notwendigkeit eines Stoßpartners bei der Paarerzeugung* 118, Zusammenfassung 119) 4.4 Die klassische Streuung Kernphotoreaktionen 121 (Zusammenfassung 123) 4.6 Die Bedeutung der verschiedenen Photonenwechselwirkungsprozesse in der medizinischen Radiologie und im Strahlenschutz 124 (Zusammenfassung 126) 4.7 Schwächung eines schmalen monoenergetischen Photonenstrahlenbündels beim Durchgang durch Materie 127 (Zusammenfassung 133) 4.8 Schwächung schmaler heterogener Photonenstrahlenbündel* 134 (Zusammenfassung 135) 4.9 Homogenität von Röntgenstrahlung* 136 (Eigen- und Zusatzfilterung an einer Röntgenröhre 138, Normalstrahlung 140) 4.10 Schwächung ausgedehnter, divergenter Photonenstrahlenbündel in dicken Absorbern* 141 (Divergenzeinfluß 141, Sekundärstrahlung 141, Zusammenfassung 146) 4.11 Wirkungsquerschnitt* Schwächungskoeffizienten bei Stoffgemischen und Verbindungen* 149

3 Inhaltsverzeichnis Energieumwandlung von Photonenstrahlung in Materie (Zusammenfassung 154) 4.14 Energieabsorption von Photonenstrahlung in Materie (Zusammenfassung 157, Internationale Schreibweise der Übertragungs- und Absorptionskoeffizienten* 157) 5 Wechselwirkung von Elektronenstrahlung mit Materie Das Stoßbrems vermögen für Elektronen (Klassische Abschätzung des Energieverlaufs des Stoßbremsvermögens* 164, Zusammenfassung 165,Massenstoßbremsvermögen 165, Dichteeffekt* 165, Datensammlungen 166) 5.2 Das Strahlungsbremsvermögen für Elektronen 5.3 Das totale Bremsvermögen für Elektronen (Verhältnis von Stoß- und Strahlungsbremsvermögen 170, Beschränktes Massenbremsvermögen 171, Zusammenfassung 172) 5.4 Energiespektren von Elektronen in Materie 5.5 Richtungsänderungen von Elektronen, Streuvermögen (Zusammenfassung 178) 5.6 Rückstreuung und Transmission von Elektronen 5.7 Bahnlängeund Reichweiten von monoenergetischen Elektronen in Materie (Zusammenfassung 184) 5.8 Reichweiten und Transmission von ^-Strahlung (Zusammenfassung 186) 6 Wechselwirkung schwerer geladener Teilchen Das Bremsvermögen für schwere geladene Teilchen (Stoßbremsvermögen 190, Ladungsaustausch 192, Strahlungsbremsvermögen 192, Zusammenfassung 193) 6.2 Reichweiten schwerer geladener Teilchen (Restenergie eines nicht relativistischen geladenen Teilchens 195, Zusammenfassung 197) 6.3 Negative Pi-Mesonen 7 Wechselwirkung von Neutronenstrahlung mit Materie (Wirkungsquerschnitte 199, Arten der Neutronenwechselwirkungen 201, Einteilung der Neutronen nach Energie 201, Kennzeichnung von Neutronenreaktionen 202) 7.1 Elastische N eutronenstreuung (Labor- und Schwerpunktsystem 203, Neutronenrestenergie 204, Energieübertrag 205, Vielfachstreuung 205, Moderation und Lethargie von Neutronen* 206, Neutronenwechselwirkungen mit menschlichem Gewebe 208)

4 8 Inhaltsverzeichnis 7.2 Inelastische Neutronenstreuung Neutroneneinfangreaktionen 211 (Langsame Neutronen 211, Schnelle Neutronen 213) 7.4 Neutroneninduzierte Kernspaltung und Spallation 214 (Zusammenfassung 215) 8 Ionisierung, Energieübertragung und Dosisleistungs- 216 konstanten 8.1 Ionisierungsvermögen und Ionisierungsdichte 216 (Bragg-Kurven 218) 8.2 Der Lineare Energietransfer (LET) Die Lineare Energiedichte* Dosisleistungskonstanten 224 (Berechnung der Dosisleistungskonstanten* 224, Gammastrahlenkonstante 228, Dosisleistungskonstanten für den Strahlenschutz 229) 9 Biologische Grundlagen des Strahlenschutzes Aufbau von menschlichen Zellen Strahlenwirkungen in der Zelle 234 (Direkte Strahlenwirkungen 236, Indirekte Strahlenwirkungen 236, Strahlenschäden an der DNS 238, Reparatur von Strahlenschäden 239) 9.3 Parameter der Strahlenwirkung 240 (Dosiswirkungskurven 240, Sauerstoffeffekt 242, Der Zeitfaktor 243, Abhängigkeit der Strahlenwirkungen von der Zellzyklusphase 244, Morphologischer Differenzierungsgrad der Zellen 246, Volumeneffekte 246, LET 247, Temperaturabhängigkeit der Strahlenwirkung 247) 9.4 Relative Biologische Wirksamkeit (RBW) Strahlenschäden am Menschen Stochastische Strahlenwirkungen Nichtstochastische Strahlenwirkungen 250 Teilkörperexpositionen 251, Hautreaktionen 252, Augenlinse 253, Blutbildendes System 254, Keimdrüsen 255, Ganzkörperexposition 256, Zusammenfassung 259) 10 Strahlenexposition und Strahlenrisiko Allgemeine Strahlenschutzbegriffe Dosisbegriffe im Strahlenschutz Äquivalentdosis 264 (Neue Bewertungsfaktoren* 266)

5 Inhaltsverzeichnis Effektive Äquivalentdosis Sonstige Dosisbegriffe im Strahlenschutz Der Standardmensch* Natürliche Strahlenexposition des Menschen Externe Strahlenexposition 275 (Terrestrische Strahlenexposition 275, Dosisleistungen im Freien 276, Dosisleistungen in Gebäuden 278, Kosmische Strahlung 278) Interne Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide 282 (Interne Strahlenexposition durch kosmogene Radionuklide 282, Interne Strahlenexposition durch primordiale Radionuklide 284, Zusammenfassung 289) 10.5 Zivilisatorisch bedingte Strahlenexposition des Menschen 290 (Medizinische Strahlenexposition 291, Kernwaffentests 293, Energie- und Wärmeerzeugung durch fossile Brennstoffe 294, Kernenergie 294, sonstige zivilisatorische Strahlungsquellen 295, Berufliche Strahlenexposition 296, Zusammenfassung 297) 10.6 Abschätzungen des stochastischen Strahlenrisikos Abschätzung des Krebsrisikos Genetische Schäden Risiken pränataler Strahlenexposition 307 (Zusammenfassung 309) 11 Praktischer Strahlenschutz Rechtliche Grundlagen des Strahlenschutzes Das System des Strahlenschutzrechtes Wichtige Einzelheiten aus Strahlenschutz- und Röntgenverordnung 312 (Stellung von Strahlenschutzverantwortlichem und -beauftragten 313, Strahlenschutzbereiche 315) 11.2 Grenzwerte Maßnahmen zur Verringerung der Strahlenexposition Berechnung von Abschirmungen und Schutzwänden* 326 (Direkt ionisierende Strahlung 326, Neutronenstrahlung 328, Gammastrahlung 328, Röntgenstrahlung 333) 12 Anhang Einheiten des Internationalen Einheitensystems SI Zahlenwerte und Einheiten physikalischer Fundamentalkonstanten Dosisgrößen und Dosiseinheiten in der Radiologie Größen zur Beschreibung von Strahlungsfeldern und Strahlenbündeln Massenschwächungskoeffizienten tfp für monoenergetische Photonen 344

6 10 Inhaltsverzeichnis 12.6 Massenphotonenwechselwirkungskoeffizienten für Stickstoff (Z = 7) Massenenergieabsorptionskoeffizienten rf/p für monoenergetische 347 Photonen 12.8 Massenstoßbremsvermögen für monoenergetische Elektronen Massenstrahlungsbremsvermögen für monoenergetische Elektronen Bremsstrahlungsausbeuten für monoenergetische Elektronen Literatur Lehrbücher und Monografien Wissenschaftliche Einzelarbeiten Nationale und internationale Protokolle und Reports zu Dosimetrie 359 und Strahlenschutz 13.4 Gesetze und Verordnungen der Bundesrepublik Deutschland Deutsche Normen und Vorschriften zu Dosimetrie und Strahlenschutz 362 Sachregister 363