Stralingsdeskundigheid 1.2
1.2a Wisselwerking deeltjes straling met materie
Dracht = de afstand/weg die een deeltje/straling kan afleggen in een stof
Ioniserende straling
Straling waarvan aard en energie zodanig zijn dat bij interactie met materie één of meer elektronen
van hun atoom kunnen worden losgemaakt (ionisatie) = elektron wordt uit de schil geschoten.
Direct ioniserende straling: alfa-, bèta- en protonenstraling
Veel interacties aan per weglengte
Indirect ioniserende straling: neutronen, röntgen (fotonen) en gamma straling
Gaat weinig interactie aan per weglengte
Deeltjes straling (corpusculaire straling)
Bèta-, neutronen-, alfa- en protonenstraling
Interactie met materie:
- Botsingen / collisions (met elektronen rond de kern)
- Coulombveld van de kern
Gevolg: afremmen (energie afgifte)
- Excitatie (elektron springt van ene schil naar andere schil)
- Ionisatie
- Remstraling
Resultaat: eindige reikwijdte
Basis voor:
- Afscherming
- Detectie
- Dosis
- Effecten van straling
Specifieke ionisatie = lineieke ionisatie
Het aantal elektronenparen dat per lengte-eenheid van de afgelegde weg door ioniserende straling in
een medium wordt gevormd.
Alfastraling dracht en energieafgifte
Vuistregel: reikwijdte = dracht
1. Rlengte = 1cm/MeV
, 2. Rl = O,3wortelE3 (E staat voor energie in MeV)
3. Via grafiek
Rweefsel = 0,001 x Rl cm/MeV = 10 micrometer/MeV
Alfa deeltjes kunnen botsen en remmen, maar dit hoeft niet. Wanneer een alfa deeltje door het
atoom vliegt zonder te botsen, trekt hij elektronen aan. Alfa straling wordt dan helium (twee
protonen en twee elektronen) Als een alfa deeltje bijna stil komt te staan wordt het een helium ->
geen straling
Alfa straling is niet schadelijk voor de mens, omdat de dode huidcellen (micrometers) deze straling
stoppen/absorberen. Dit is alleen wanneer de alfastraling vanaf de buitenant je huid raakt. Anders is
het wel schadelijk.
Doordringend vermogen van alfastraling is zeer klein. Alfastraling kun je dan ook afscherming met
een klein laagje plastic of papiertje.
Dracht van alfa- en bètastraling
De energie is evenveel dus er vinden in beide afbeeldingen evenveel ionisaties plaats. Alleen is de
dracht van alfastraling vele malen kleiner dan bètastraling.
Energieafgifte van elektronen (bèta straling)
- Botsingen en remstralingsproductie(=fotonenstraling)
- “mass stopping power” S/dichtheid
S/dichtheid = dE/(dictheid x dl) (MeV/(g/cm2))
dl=weglengte
dE= som van energieverliezen
Hoe hoger het atoomnummer, hoe sterker de remstraling (meer aangetrokken), maar hoe meer
fotonenstraling die je niet kunt afremmen.
g = 1 x 10-3 x Z x E of g = 3 x 10-4 x Z x E → in procenten remstraling
Dracht en gereduceerde dracht
Dracht:
, - R
- Afstand in een bepaalde stof
- Cm
Gereduceerde dracht:
- Rp
- Afstand x soortelijke massa
- g/cm2
- Onafhankelijk van soortelijke massa
Bètastraling -> hoeveel massa kom ik tegen? (geen materiaal, atoomnummer of afstand)
Reikwijdte van bèta deeltjes
R(cm) = (0,5 x Emax) / p
R x p = 0,5 x Emax → R x p = gereduceerde dracht in g/cm2 (hoeveel massa heeft de stof nodig om
gestopt te worden)
Gereduceerde dracht is te berekenen door: 0,5 x Emax
Toets vraag!!!
Bèta- straling kun je afschermen met PMMA (perspex). Bèta+ straling kun je ook afschermen met
PMMA, alleen blijft er nog wat annihilatiestraling over. Dus moet je deze straling nog een keer
afschermen. Dit kun je afschermen met lood. Dus bèta+ eerst met perspex afschermen en dan met
lood.
Waarom heb je bij bèta+ nog lood nodig?
Als Bèta+ bijna stil staat, bots de positron met een elektron -> ze verwoesten elkaar en gaan met
511keV in tegengestelde richting als fotonen door. Dit is annihilatiestraling. Door lood te plaatsen
kun je deze afschermen.
, 1.2b Detectie van straling 1 – gasgevulde detectoren
-> meten m.b.v. een gas: gasgevulde detectoren
- Ionisatiekamer
- Proportionaalteller
- Geiger-muller teller
Gasgevulde detector
Elektronen worden aangetrokken door +. Positieve ionen worden aangetrokken door –.
• Als de spanning over de platen te laag is: recombinatie van ionenparen, je hebt wel een
ionisatie veroorzaakt, maar deze komt niet terug op de plaat. -> foute meting
o niet door alle straling veroorzaakte ionisaties worden geregistreerd.
o Meting te laag
o Recombinatie-gebied
• Als de spanning voldoende hoog is dan zijn recombinaties onwaarschijnlijk.
o Uiteraard kunnen er secundaire (indirecte) ionisaties plaatsvinden
o Maar alle geregistreerde ionenparen veroorzaakt door de afgegeven energie van de
primaire straling.
o Ionisatiekamer-gebied
o Qgeregistreed (in C) x Eionisatie (in J/C) = Eafgegeven (in J)
• Als de spanning nog verder wordt opgevoerd treedt er gasversterking op
o Aantal geregistreerde ionenparen wordt bepaald door afgegeven energie + door
“versnelspanning” (=versterking)
o Evenredigheid (proportionaliteit) tussen gemeten hoeveelheid lading en afgegeven
energie
o Proportionaalteller-gebied
o Q x E = kproportionaliteit X E
• Als spanning nóg verder wordt opgevoerd geeft 1 enkele ionisatie een lawine reactie aan
secundaire ionisaties.
o Geen evenredigheid meer tussen afgegeven energie en geregistreerde ionenparen
o Uitsluitend puls tellingen mogelijk
o Geiger-muller gebied
1.2a Wisselwerking deeltjes straling met materie
Dracht = de afstand/weg die een deeltje/straling kan afleggen in een stof
Ioniserende straling
Straling waarvan aard en energie zodanig zijn dat bij interactie met materie één of meer elektronen
van hun atoom kunnen worden losgemaakt (ionisatie) = elektron wordt uit de schil geschoten.
Direct ioniserende straling: alfa-, bèta- en protonenstraling
Veel interacties aan per weglengte
Indirect ioniserende straling: neutronen, röntgen (fotonen) en gamma straling
Gaat weinig interactie aan per weglengte
Deeltjes straling (corpusculaire straling)
Bèta-, neutronen-, alfa- en protonenstraling
Interactie met materie:
- Botsingen / collisions (met elektronen rond de kern)
- Coulombveld van de kern
Gevolg: afremmen (energie afgifte)
- Excitatie (elektron springt van ene schil naar andere schil)
- Ionisatie
- Remstraling
Resultaat: eindige reikwijdte
Basis voor:
- Afscherming
- Detectie
- Dosis
- Effecten van straling
Specifieke ionisatie = lineieke ionisatie
Het aantal elektronenparen dat per lengte-eenheid van de afgelegde weg door ioniserende straling in
een medium wordt gevormd.
Alfastraling dracht en energieafgifte
Vuistregel: reikwijdte = dracht
1. Rlengte = 1cm/MeV
, 2. Rl = O,3wortelE3 (E staat voor energie in MeV)
3. Via grafiek
Rweefsel = 0,001 x Rl cm/MeV = 10 micrometer/MeV
Alfa deeltjes kunnen botsen en remmen, maar dit hoeft niet. Wanneer een alfa deeltje door het
atoom vliegt zonder te botsen, trekt hij elektronen aan. Alfa straling wordt dan helium (twee
protonen en twee elektronen) Als een alfa deeltje bijna stil komt te staan wordt het een helium ->
geen straling
Alfa straling is niet schadelijk voor de mens, omdat de dode huidcellen (micrometers) deze straling
stoppen/absorberen. Dit is alleen wanneer de alfastraling vanaf de buitenant je huid raakt. Anders is
het wel schadelijk.
Doordringend vermogen van alfastraling is zeer klein. Alfastraling kun je dan ook afscherming met
een klein laagje plastic of papiertje.
Dracht van alfa- en bètastraling
De energie is evenveel dus er vinden in beide afbeeldingen evenveel ionisaties plaats. Alleen is de
dracht van alfastraling vele malen kleiner dan bètastraling.
Energieafgifte van elektronen (bèta straling)
- Botsingen en remstralingsproductie(=fotonenstraling)
- “mass stopping power” S/dichtheid
S/dichtheid = dE/(dictheid x dl) (MeV/(g/cm2))
dl=weglengte
dE= som van energieverliezen
Hoe hoger het atoomnummer, hoe sterker de remstraling (meer aangetrokken), maar hoe meer
fotonenstraling die je niet kunt afremmen.
g = 1 x 10-3 x Z x E of g = 3 x 10-4 x Z x E → in procenten remstraling
Dracht en gereduceerde dracht
Dracht:
, - R
- Afstand in een bepaalde stof
- Cm
Gereduceerde dracht:
- Rp
- Afstand x soortelijke massa
- g/cm2
- Onafhankelijk van soortelijke massa
Bètastraling -> hoeveel massa kom ik tegen? (geen materiaal, atoomnummer of afstand)
Reikwijdte van bèta deeltjes
R(cm) = (0,5 x Emax) / p
R x p = 0,5 x Emax → R x p = gereduceerde dracht in g/cm2 (hoeveel massa heeft de stof nodig om
gestopt te worden)
Gereduceerde dracht is te berekenen door: 0,5 x Emax
Toets vraag!!!
Bèta- straling kun je afschermen met PMMA (perspex). Bèta+ straling kun je ook afschermen met
PMMA, alleen blijft er nog wat annihilatiestraling over. Dus moet je deze straling nog een keer
afschermen. Dit kun je afschermen met lood. Dus bèta+ eerst met perspex afschermen en dan met
lood.
Waarom heb je bij bèta+ nog lood nodig?
Als Bèta+ bijna stil staat, bots de positron met een elektron -> ze verwoesten elkaar en gaan met
511keV in tegengestelde richting als fotonen door. Dit is annihilatiestraling. Door lood te plaatsen
kun je deze afschermen.
, 1.2b Detectie van straling 1 – gasgevulde detectoren
-> meten m.b.v. een gas: gasgevulde detectoren
- Ionisatiekamer
- Proportionaalteller
- Geiger-muller teller
Gasgevulde detector
Elektronen worden aangetrokken door +. Positieve ionen worden aangetrokken door –.
• Als de spanning over de platen te laag is: recombinatie van ionenparen, je hebt wel een
ionisatie veroorzaakt, maar deze komt niet terug op de plaat. -> foute meting
o niet door alle straling veroorzaakte ionisaties worden geregistreerd.
o Meting te laag
o Recombinatie-gebied
• Als de spanning voldoende hoog is dan zijn recombinaties onwaarschijnlijk.
o Uiteraard kunnen er secundaire (indirecte) ionisaties plaatsvinden
o Maar alle geregistreerde ionenparen veroorzaakt door de afgegeven energie van de
primaire straling.
o Ionisatiekamer-gebied
o Qgeregistreed (in C) x Eionisatie (in J/C) = Eafgegeven (in J)
• Als de spanning nog verder wordt opgevoerd treedt er gasversterking op
o Aantal geregistreerde ionenparen wordt bepaald door afgegeven energie + door
“versnelspanning” (=versterking)
o Evenredigheid (proportionaliteit) tussen gemeten hoeveelheid lading en afgegeven
energie
o Proportionaalteller-gebied
o Q x E = kproportionaliteit X E
• Als spanning nóg verder wordt opgevoerd geeft 1 enkele ionisatie een lawine reactie aan
secundaire ionisaties.
o Geen evenredigheid meer tussen afgegeven energie en geregistreerde ionenparen
o Uitsluitend puls tellingen mogelijk
o Geiger-muller gebied
