Ultraviolettstrahlung. Ultraviolettstrahlung DOSIMETRIE DER NICHTIONISIERENDE STRAHLUNG Hz. ab 100 nm. Nichtionisierende Strahlung:

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1 DOSIMETRIE DER NICHTIONISIERENDE STRAHLUNG Nichtionisierende Strahlung: Elektrische und magnetische Felder, bzw. Elektromagnetische Strahlung in dem Frequenzbereich: Hz ab 00 nm Ultraviolettstrahlung Ultraviolettstrahlung Die Aufteilung der UV Strahlung Quelle UV-A: nm UV-A: nm UV-A: nm - natürliche - die Sonne - künstiche - Hg-Dampflampen - Xenon-Bogenlampen - Leuchtstofflampen UV-B: nm UV-C: nm 3 4

2 Ultraviolettstrahlung Die Sonne Das Spektrum der Quellen (rel. Einheit) E - Hg-Dampflampen - Leuchtstofflampe UV-C UV-B UV-A VIS Hg-Niederdruck Lampe Leuchtstofflampen TL0 S6 Die biologische Wirkung der Ultraviolettstrahlung ( nm) 5 6 Wirkung der Sonne Hautver brennu ng Alterung der Haut Negative Wirkungen nm UV-C UV-B UV-A VIS IR-A IR-B IR-C Hautkrebs Sensibilisierung gegen Licht Immunosuppresion Auge Photokeratitis Photopisches Konjunktivitis Skotopisches Sehen Katarakta Katarakta Verbrennung Retina Hornhaut Photoallergie Erythema Phototoxizitä t Haut Pigmentbildung Mutationen Hautverbrennen Our sun has two faces, one good and one bad, like Janus A. Giese, 978, Living with Our Sun s Ultraviolet Rays, Plenum 7 Karzinom 8

3 Stochastische Schädigung Deterministische Schädigung Scotto, J., T. R. Fears, and J. F. Fraumeni. 98. Incidence of non-melanoma skin cancer in the United States. NIH Pub. no Bethesda, MD: U.S. Dept. of Health and Human Services, National Institutes of Health

4 Was ist entscheidend in der biologischen Wirkung der UV-Strahlung?.Die Ultraviolettstrahlung Die Strahlung? UV-Quelle Gesamt emittierte Leistung Spektralverteilung Auf Flächeneinheit auftreffende Strahlungsleistung Gesamtbestrahlungsstärke E in W/m Das biologische Objekt? Spektralverteilung spektrale Bestrahlungsstärke E() in W/m nm 3 4.Die Ultraviolettstrahlung.Die Ultraviolettstrahlung der Sonne z.b. die Sonne Solarkonstante: 368 W/m Spektralverteilung: Abhängig von mehreren Faktoren Sonnenhöhe (Jahreszeit, Tageszeit, geographischer Ort) Meereshöhe Ozongehalt der Atmosphere (TOC) Aerosolgehalt der Atmosphere (schwebende Teilchen SO, NO x ) Wolken 5 6

5 Funktion des Ozonschichtes Absorption der UV-C und UV-B Strahlung Schutz der Biosphere vor harten UV-Strahlung 7 8.Das biologische Objekt Empfindlichkeit des Objektes Wirkungsquerschnitt (σ) Spektralverteilung.Das biologische Objekt Empfindlichkeit des Objektes (S) Wirkungsquerschnitt (σ) Spektralverteilung (S()) Def.: Wirkungsquerschnitt ist die Fläche, die das biologische System bezüglich der gefragten Wirkung einem einfallendem Photon zeigt. Def.: Empfindlichkeit ist der Reziprokwert der Energiedichte, die die betreffene biologische Wirkung hervorruft Fläche auftreffendes Photon cm Photon Fläche auftreffende Energie cm mj 9 0

6 .Das biologische Objekt Empfindlichkeit des Objektes (S) Wirkungsquerschnitt (σ) Spektralverteilung (S()) Interessante Wirkungsspektren gegeben in absoluter Empfindlichkeit cm S( ) mj Def.: Wirkungsspektrum ist die Spektralverteilung der Empfindlichkeit in absolutem Wert: z.b. 50 J/m Energiedichte bei = 80 nm löst gerade die Hautröte (Erythem) bei Hauttyp II (germanischer Typ) aus S(80) = /50 m /J Erythema in relativem Wert: bei der größten Empfindlichkeit S rel = dimensionslos Interessante Wirkungsspektren gegeben in relativen Einheiten (rel. Einheit) S( ) Uracil Erythema DNA UV-C UV-B UV-A (nm) 3 CIE Commission Internationale de l Eclairege International Commission on Illumination Internationale Beleuchtungskommission. Physikalische Dosis (D UV ): D UV = E t Bestrahlungsstärke Expositionszeit W m J m [ DUV ] = [ E] [ t] = s = 4

7 , CIE Commission Internationale de l Eclairage International Commission on Illumination Internationale Beleuchtungskommission. Biologisch wirksame Dosis (BED), H : Spektralverteilung der Bestrahlungsstärke E( ) S( ) Spektralverteilung der Empfindlichkeit 5. Biologisch wirksame Dosis (BED), H : E() S() Spektrum der Wirksamkeit E( ), S( ) (rel. Einheit) E( ) S( ) S( ) S( ) E( ) E( ) (nm) Fläche unter dem Wirksamkeitsspektrum: Dosisleistung BED/t 6 E S( ). Biologisch wirksame Dosis (BED), H : S( ) E( ) S( ) E (30) S(30) E S(30) E (30) = = = = Biologisch wirksame Dosis (BED), H : E( ) S( ) Einheit: S in m /J H dimensionslos S relativ [H] = (J/m ) eff 0 5 S( ) E (nm) 7 8