SAMENVATTING STRALENBESCHERMING
Elektromagnetische straling
Elektromagnetische straling: bestaat uit elektrische en magnetische golven. Elektromagnetische
straling beweegt zich voort met de lichtsnelheid.
Voorbeelden van elektromagnetische straling: radiogolven, warmtestraling, licht, röntgenstraling, γ-
straling.
Ioniserende straling: wanneer de straling in staat is elektronen vrij te maken in materie (het
veroorzaken van ionen). Minimale energie van het foton: 12,4 eV.
Fotonen: pakketjes energie, evenredig met de frequentie van de golf.
f (frequentie in Hz) c (lichtsnelheid: 3x108m/s) λ (golflengte in m)
E (energie in J) h (constante van Planck: 6,63x10-34J/s) f (frequentie in Hz)
E (energie) h (constante van Planck) c (lichtsnelheid) λ (golflengte)
-19
1 eV = 1,6x10 J
Kwadratenwet: wanneer de afstand x keer zo groot wordt, wordt de intensiteit x2 keer zo klein. De
kwadratenwet kan gebruikt worden in zowel vacuüm als lucht.
(oude afs tan d ) 2
I nieuweafs tan d I oude afs tan d
(nieuwe afs tan d ) 2
Gammastraling en röntgenstraling zijn beide een vorm van fotonen straling. Alleen heeft
röntgenstraling een continu spectrum en is poly energetisch (er zijn meerdere energieën mogelijk).
Gamma straling heeft een mono-energetisch spectrum.
Zowel gammastraling als röntgenstraling hebben een hoge energie, hoge frequentie en een lage
golflengte.
Opwekking röntgenstraling
röntgenstraling ontstaat in de röntgenbuis. Hier worden elektronen van de kathode naar de anode
geschoten. De afgeschoten elektronen kunnen worden afgebogen door de kern, hierbij remmen de
elektronen af (remstraling). Maar het kan ook zijn dat de elektronen andere elektronen uit de schil
schiet (karakteristieke straling).
1 ampère = 1 coulomb/sec.
1eV = 1,6x10-19
x(ampère )
Ampère omrekenen naar elektronvolt:
1,6 x10 19 eV
Remstraling heeft een continu spectrum. Dit komt doordat de energie van de remstraling afhankelijk
is van de afstand waarmee het elektron de kern passeert. Het elektron kan dus weinig of veel energie
verliezen, dus er zijn verschillende energieën mogelijk.
,De grensgolflengte is de kleinste grensgolfwaarde in het remstralingsspectrum. Deze wordt bepaald
door de buisspanning.
f (fractie) E (energie in meV) Z (atoomnummer)
lijnenspectrum: de bindingsenergie van elektronen in de schillen hebben altijd bij dezelfde
atoomsoort dezelfde waarde.
K-straling: het gat in de K-schil wordt opgevuld door elektronen uit verder gelegen schillen.
Kα-straling: het gat in de K-schil wordt opgevuld door een elektron uit de L-schil.
Kβ-straling: het gat in de K-schil wordt opgevuld door een elektron uit de M-schil.
L-straling: het gat in de L-schil wordt opgevuld door een elektron uit de M- of N-schil.
Lα-straling: het gat in de L-schil wordt opgevuld door een elektron uit de M-schil.
Lβ-straling: het gat in de L-schil wordt opgevuld door een elektron uit de N-schil.
De energie van uitgezonden röntgenfotonen kan worden berekend door de bindingsenergie van de
K-schil min de bindingsenergie van de L-schil te doen.
Deeltjesstraling
Voorbeelden van deeltjesstraling: α- straling, β- - straling, β+- straling, elektronen straling, protonen-
en neutronen straling.
Deeltjesstraling heeft een bepaalde massa, lading, wisselwerking eigenschappen en
doordringbaarheid. Deeltjesstraling is ioniserend, EM-straling is een periode verstoring: trilling.
Toepassingen deeltjesstraling:
- RT: elektronen worden gebruikt bij oppervlakkige tumoren, omdat elektronen een lage
doordringbaarheid hebben. ook protonen worden gebruikt bij de RT.
- NG: β- - straling (schildklieronderzoek), β+- straling (PET-scan)
α- straling: bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen (heliumkern).
β- - straling: is een elektron.
β+- straling: is een positron.
Atoombouw
Een atoomkern bestaat uit protonen (met een massa van 1,673x10-27kg en een lading van +1) en
neutronen (met een massa van 1,673x10-27kg en een lading van 0).
Nucleon: kerndeeltje (alleen de protonen en neutronen).
Nuclide: element met elektronen.
Atoomnummer (Z-getal): het aantal protonen in de kern. Dit is ook het aantal elektronen wanneer
een atoom ongeladen is.
Massagetal (A-getal): de molaire massa (het aantal nucleonen).
Mol: een hoeveelheid stof. 1 mol komt overeen met 6,022x1023 atomen (getal van Avogadro Na).
a ( ) 23
atomen.
( )
m (massa) N (aantal kernen) A (massagetal) Na (getal van Avogadro)
Voorbeeld:
het getal van Avogadro is 6,022x1023. Bereken de massa van 1 atoom van dit element.
226 gram Ra = 6,022x1023 atomen
-22
1 atoom= 23 = 3,8 x 10 gram.
, Isotopen: nucliden met het zelfde aantal protonen (Z-getal), maar een verschillend aantal neutronen.
Deze staan horizontaal naast elkaar op de nuclide kaart.
Isotonen: nucliden met hetzelfde aantal neutronen (N-getal). Deze staan onder elkaar (verticaal) op
de nuclidekaart.
Isobaren: nucliden met hetzelfde aantal nucleonen (A-getal). Deze staan diagonaal op de
nuclidenkaart.
Isomeren: nucliden waarvan de kern in aangeslagen toestand is. Dit is te zien door een m na het
massagetal.
Vervalwijzen
Radioactiviteit: instabiele kernen vervallen naar een stabiele kern, met als gevolg uitzending van
ioniserende straling.
Instabiele kernen: onjuiste verhouding van het aantal protonen of neutronen, of overtollige energie in de
kern.
Kunstmatige radioactiviteit: het instabiel maken van kernen door middel van het beschieten van kernen
met hoogenergetische EM-straling of deeltjes.
In een radioactieve stof kunnen α-straling, ß- -straling, ß+ -straling en y-straling ontstaan.
Er bestaan verschillende soorten verval:
o α-Verval: 2 protonen en 2 neutronen worden uit de kern gestoten.
o ß- Verval: Kern bevat teveel neutronen. Neutron wordt omgezet in proton, dan stoot
de kern een elektron uit om het ladingsverschil te compenseren
o ß+ - Verval: Kern bevat teveel protonen. Proton wordt omgezet in een neutron. Er
wordt een elektron uitgestoten om het ladingsverschil te compenseren. Er ontstaat
een positron (antideeltje van een elektron). Dit wordt ook wel annihilatiestraling
genoemd. Na het kwijtraken van zijn kinetische energie zal het positron interactie
aangaan met een elektron. (2 fotonen van 511 keV).
o Elektronvangst: Er is een tekort aan neutronen, in plaats van het uitstoten van een
elektron wordt een elektron ingevangen (afkomstig uit k-schil). Het gat in de k-schil
wordt opgevuld, zo ontstaat karakteristieke straling.
o Spontane splijting: Komt alleen voor bij hele zware kernen, er komen neutronen vrij.
Daarna vertonen ze ß- verval.
o Interne conversie: Kern bevat een overschot aan energie. De overtollige energie
wordt overgedragen aan een elektron in binnenste schil (K-schil). Er ontstaat een gat
in de k- schil. Deze wordt opgevuld, hierbij ontstaat karakteristieke röntgenstraling.
o Isomeerverval: Kern bevat een overschot aan energie in de vorm van fotonen. Er
ontstaat Y-straling.
reactievergelijkingen van verschillende verval wijzen:
α- verval: Z X Z 2Y ( 2 He )
A A 4 4 2
β- - verval:
A
Z X A
Y ( 10 e)
Z 1
β+ - verval:
A
Z X Y ( 10 e)
A
Z 1
Elektronvangst: Z X + 1 e Z 1Y
A 0 A
Nadat elektronvangst heeft plaatsgevonden komt er karakteristieke röntgenstraling vrij.
Extra proton:
Extra neutron:
β- emissie: in de kern wordt een neutron omgezet in een proton.
Β+ emissie: in de kern wordt een proton omgezet in een neutron.
Elektromagnetische straling
Elektromagnetische straling: bestaat uit elektrische en magnetische golven. Elektromagnetische
straling beweegt zich voort met de lichtsnelheid.
Voorbeelden van elektromagnetische straling: radiogolven, warmtestraling, licht, röntgenstraling, γ-
straling.
Ioniserende straling: wanneer de straling in staat is elektronen vrij te maken in materie (het
veroorzaken van ionen). Minimale energie van het foton: 12,4 eV.
Fotonen: pakketjes energie, evenredig met de frequentie van de golf.
f (frequentie in Hz) c (lichtsnelheid: 3x108m/s) λ (golflengte in m)
E (energie in J) h (constante van Planck: 6,63x10-34J/s) f (frequentie in Hz)
E (energie) h (constante van Planck) c (lichtsnelheid) λ (golflengte)
-19
1 eV = 1,6x10 J
Kwadratenwet: wanneer de afstand x keer zo groot wordt, wordt de intensiteit x2 keer zo klein. De
kwadratenwet kan gebruikt worden in zowel vacuüm als lucht.
(oude afs tan d ) 2
I nieuweafs tan d I oude afs tan d
(nieuwe afs tan d ) 2
Gammastraling en röntgenstraling zijn beide een vorm van fotonen straling. Alleen heeft
röntgenstraling een continu spectrum en is poly energetisch (er zijn meerdere energieën mogelijk).
Gamma straling heeft een mono-energetisch spectrum.
Zowel gammastraling als röntgenstraling hebben een hoge energie, hoge frequentie en een lage
golflengte.
Opwekking röntgenstraling
röntgenstraling ontstaat in de röntgenbuis. Hier worden elektronen van de kathode naar de anode
geschoten. De afgeschoten elektronen kunnen worden afgebogen door de kern, hierbij remmen de
elektronen af (remstraling). Maar het kan ook zijn dat de elektronen andere elektronen uit de schil
schiet (karakteristieke straling).
1 ampère = 1 coulomb/sec.
1eV = 1,6x10-19
x(ampère )
Ampère omrekenen naar elektronvolt:
1,6 x10 19 eV
Remstraling heeft een continu spectrum. Dit komt doordat de energie van de remstraling afhankelijk
is van de afstand waarmee het elektron de kern passeert. Het elektron kan dus weinig of veel energie
verliezen, dus er zijn verschillende energieën mogelijk.
,De grensgolflengte is de kleinste grensgolfwaarde in het remstralingsspectrum. Deze wordt bepaald
door de buisspanning.
f (fractie) E (energie in meV) Z (atoomnummer)
lijnenspectrum: de bindingsenergie van elektronen in de schillen hebben altijd bij dezelfde
atoomsoort dezelfde waarde.
K-straling: het gat in de K-schil wordt opgevuld door elektronen uit verder gelegen schillen.
Kα-straling: het gat in de K-schil wordt opgevuld door een elektron uit de L-schil.
Kβ-straling: het gat in de K-schil wordt opgevuld door een elektron uit de M-schil.
L-straling: het gat in de L-schil wordt opgevuld door een elektron uit de M- of N-schil.
Lα-straling: het gat in de L-schil wordt opgevuld door een elektron uit de M-schil.
Lβ-straling: het gat in de L-schil wordt opgevuld door een elektron uit de N-schil.
De energie van uitgezonden röntgenfotonen kan worden berekend door de bindingsenergie van de
K-schil min de bindingsenergie van de L-schil te doen.
Deeltjesstraling
Voorbeelden van deeltjesstraling: α- straling, β- - straling, β+- straling, elektronen straling, protonen-
en neutronen straling.
Deeltjesstraling heeft een bepaalde massa, lading, wisselwerking eigenschappen en
doordringbaarheid. Deeltjesstraling is ioniserend, EM-straling is een periode verstoring: trilling.
Toepassingen deeltjesstraling:
- RT: elektronen worden gebruikt bij oppervlakkige tumoren, omdat elektronen een lage
doordringbaarheid hebben. ook protonen worden gebruikt bij de RT.
- NG: β- - straling (schildklieronderzoek), β+- straling (PET-scan)
α- straling: bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen (heliumkern).
β- - straling: is een elektron.
β+- straling: is een positron.
Atoombouw
Een atoomkern bestaat uit protonen (met een massa van 1,673x10-27kg en een lading van +1) en
neutronen (met een massa van 1,673x10-27kg en een lading van 0).
Nucleon: kerndeeltje (alleen de protonen en neutronen).
Nuclide: element met elektronen.
Atoomnummer (Z-getal): het aantal protonen in de kern. Dit is ook het aantal elektronen wanneer
een atoom ongeladen is.
Massagetal (A-getal): de molaire massa (het aantal nucleonen).
Mol: een hoeveelheid stof. 1 mol komt overeen met 6,022x1023 atomen (getal van Avogadro Na).
a ( ) 23
atomen.
( )
m (massa) N (aantal kernen) A (massagetal) Na (getal van Avogadro)
Voorbeeld:
het getal van Avogadro is 6,022x1023. Bereken de massa van 1 atoom van dit element.
226 gram Ra = 6,022x1023 atomen
-22
1 atoom= 23 = 3,8 x 10 gram.
, Isotopen: nucliden met het zelfde aantal protonen (Z-getal), maar een verschillend aantal neutronen.
Deze staan horizontaal naast elkaar op de nuclide kaart.
Isotonen: nucliden met hetzelfde aantal neutronen (N-getal). Deze staan onder elkaar (verticaal) op
de nuclidekaart.
Isobaren: nucliden met hetzelfde aantal nucleonen (A-getal). Deze staan diagonaal op de
nuclidenkaart.
Isomeren: nucliden waarvan de kern in aangeslagen toestand is. Dit is te zien door een m na het
massagetal.
Vervalwijzen
Radioactiviteit: instabiele kernen vervallen naar een stabiele kern, met als gevolg uitzending van
ioniserende straling.
Instabiele kernen: onjuiste verhouding van het aantal protonen of neutronen, of overtollige energie in de
kern.
Kunstmatige radioactiviteit: het instabiel maken van kernen door middel van het beschieten van kernen
met hoogenergetische EM-straling of deeltjes.
In een radioactieve stof kunnen α-straling, ß- -straling, ß+ -straling en y-straling ontstaan.
Er bestaan verschillende soorten verval:
o α-Verval: 2 protonen en 2 neutronen worden uit de kern gestoten.
o ß- Verval: Kern bevat teveel neutronen. Neutron wordt omgezet in proton, dan stoot
de kern een elektron uit om het ladingsverschil te compenseren
o ß+ - Verval: Kern bevat teveel protonen. Proton wordt omgezet in een neutron. Er
wordt een elektron uitgestoten om het ladingsverschil te compenseren. Er ontstaat
een positron (antideeltje van een elektron). Dit wordt ook wel annihilatiestraling
genoemd. Na het kwijtraken van zijn kinetische energie zal het positron interactie
aangaan met een elektron. (2 fotonen van 511 keV).
o Elektronvangst: Er is een tekort aan neutronen, in plaats van het uitstoten van een
elektron wordt een elektron ingevangen (afkomstig uit k-schil). Het gat in de k-schil
wordt opgevuld, zo ontstaat karakteristieke straling.
o Spontane splijting: Komt alleen voor bij hele zware kernen, er komen neutronen vrij.
Daarna vertonen ze ß- verval.
o Interne conversie: Kern bevat een overschot aan energie. De overtollige energie
wordt overgedragen aan een elektron in binnenste schil (K-schil). Er ontstaat een gat
in de k- schil. Deze wordt opgevuld, hierbij ontstaat karakteristieke röntgenstraling.
o Isomeerverval: Kern bevat een overschot aan energie in de vorm van fotonen. Er
ontstaat Y-straling.
reactievergelijkingen van verschillende verval wijzen:
α- verval: Z X Z 2Y ( 2 He )
A A 4 4 2
β- - verval:
A
Z X A
Y ( 10 e)
Z 1
β+ - verval:
A
Z X Y ( 10 e)
A
Z 1
Elektronvangst: Z X + 1 e Z 1Y
A 0 A
Nadat elektronvangst heeft plaatsgevonden komt er karakteristieke röntgenstraling vrij.
Extra proton:
Extra neutron:
β- emissie: in de kern wordt een neutron omgezet in een proton.
Β+ emissie: in de kern wordt een proton omgezet in een neutron.
