Joniserande strålnings växelverkan Hur alstras röntgenstrålning och vad händer när den når och passerar människa?

Relevanta dokument
Röntgenteknik. Vad är röntgenstrålning? - Joniserande strålning - Vad behövs för att få till denna bild? Vad behövs för att få till en röntgenbild?

Sönderfallsserier N α-sönderfall. β -sönderfall. 21o

Röntgensjuksköterskerutbildningen Kurs RSJD16 Kursmål, instuderingsfrågor, exempel på tentamensfrågor

Innehåll. Vad är strålning? Vad är strålning? Grundläggande röntgenteknik & fysik Angiografi- och interventionsutrustning. Transport av energi!

KOMPENDIUM I RÖNTGENTEKNOLOGI

Patientstrålskydd. Röntgenveckan 2013 Uppsala. Alexander Englund Sjukhusfysiker

RSJE10 Radiografi I Delkurs 2 Strålning och teknik I

7. Radioaktivitet. 7.1 Sönderfall och halveringstid

3.7 γ strålning. Absorptionslagen

Aneurysm (olika patienter) RSJE10 Radiografi I Delkurs 2 Strålning och teknik I

Miljöfysik. Föreläsning 5. Användningen av kärnenergi Hanteringen av avfall Radioaktivitet Dosbegrepp Strålningsmiljö Fusion

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1

Hur påverkar strålning celler och organismer?

Kärnenergi. Kärnkraft

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral)

Konventionell röntgen - teori och fall

Betygskriterier (utom läkemedelsberäkningen där 90% rätt för godkänt gäller)

Fysik. Laboration 4. Radioaktiv strålning

Till exempel om vi tar den första kol atomen, så har den: 6 protoner, 12 6=6 neutroner, 6 elektroner; atommassan är också 6 men masstalet är 12!

Radioaktivt sönderfall Atomers (grundämnens) sammansättning

Röntgen (Från Oral Radiology Principles and Interpretation med mera, se länkar längst ner på sidan.)

OBS! Ange svaren till respektive lärare på separata skrivningspapper om inget annat anges

Föreläsning 4 Acceleration och detektion av partiklar

ATOM OCH KÄRNFYSIK. Masstal - anger antal protoner och neutroner i atomkärnan. Atomnummer - anger hur många protoner det är i atomkärnan.

Kursens namn: Medicin, Radiografi Strålningsfysik, teknik och projektionslära

Stora namn inom kärnfysiken. Marie Curie radioaktivitet Lise Meitner fission Ernest Rutherford atomkärnan (Niels Bohr atommodellen)

Instuderingsfrågor Atomfysik

Strålsäkerhet vid interventionell kardiologi. Pernilla Jonasson, sjukhusfysiker Sahlgrenska Universitetssjukhuset

Vågfysik. Ljus: våg- och partikelbeteende

Kursens namn: Medicin Radiografi, Strålningsfysik, teknik och projektionslära inom radiografi

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 3

Frågor till filmen Vi lär oss om: Ljus

Introduktion till Strålskyddsläran

Atomens historia. Slutet av 1800-talet trodde man att man hade en fullständig bild av alla fysikaliska fenomen.

Grundläggande röntgenteknik & fysik Angiografi- och interventionsutrustning. Maria Larsson Sjukhusfysiker, MFT

Alla svar till de extra uppgifterna

ANDREAS REJBRAND NV1A Fysik Elektromagnetisk strålning

Introduktion till strålningens växelverkan. Atomen och atomkärnan Radioaktivt sönderfall. Användande av strålning

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral)

Kärnenergi. Kärnkraft

Atom- och kärnfysik! Sid i fysikboken

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin

1. 2. a. b. c a. b. c. d a. b. c. d a. b. c.

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 12, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

Strålskydd. Radiation protection. Frida Hamberg

Medicinsk strålningsfysik KAROLINSKA INSTITUTET STOCKHOLMS UNIVERSITET

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

Laborationer i miljöfysik Gammaspektrometri

Fotoelektriska effekten

Lösningar Heureka 2 Kapitel 14 Atomen

Statens strålskyddsinstituts föreskrifter om dosgränser vid verksamhet med joniserande strålning;

Bildlabb i PACS. Exponerade på samma sätt

Innehåll. Fysik Relativitetsteori. fy8_modernfysik.notebook. December 19, Relativitetsteorin Ljusets dualism Materiens struktur Kärnfysik

Absorberad dos. Hur mäter man stråldoser vid röntgenundersökningar? SK kurs 7 December Absorberad strålningsenergi

Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1

Nuklearmedicin, vad är det? Hur fungerar en gammakamera? Anna Olsson Sjukhusfysiker Nuklearmedicin

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Hur fungerar en radiografi- och genomlysningsapparat? Hur kan man minska patientstråldoserna inom projektionsradiologi?

STRÅLSKYDD VID RÖNTGENDIAGNOSTIK VERKSAMHETSOMRÅDE BILD, SÖDERSJUKHUSET ANNIKA MELINDER, SJUKHUSFYSIKER

Marie Sydoff, Helsingborgs lasarett, SUS Lund

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

GAMMASPEKTRUM Inledning

Kvantmekanik. Kapitel Natalie Segercrantz

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 2

Kärnfysik och radioaktivitet. Kapitel 41-42

Röntgen och nuklearmedicin

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Uppgift 1. Bestämning av luftens viskositet vid rumstemperatur

Strålande vetskap, röntgen

Fredrik Jonasson Björn Sparresäter

Parbildning. Om fotonens energi är mer än dubbelt så stor som elektronens vileoenergi (m e. c 2 ):

Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 8,5 poäng och

KOMPENDIUM I RÖNTGENTEKNOLOGI

SPEKTROSKOPI (1) Elektromagnetisk strålning. Synligt ljus. Kemisk mätteknik CSL Analytisk kemi, KTH. Ljus - en vågrörelse

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin 12. Kärnfysik Kärnfysik 1

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Fysiologiska effekter av joniserande strålning

Röntgen och Nuklearmedicin ALERIS RÖNTGEN

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Vilken av dessa nivåer i väte har lägst energi?

OBS! Ange svaren till respektive lärare på separata skrivningspapper om inget annat anges

Experimentell fysik. Janne Wallenius. Reaktorfysik KTH

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

8 Röntgenfluorescens. 8.1 Laborationens syfte. 8.2 Materiel. 8.3 Teori Comptonspridning

Miljöfysik FYSA Laboration 6. Absorption av joniserande strålning + Radioaktivitet i vår omgivning

Marie Curie, kärnfysiker, Atomfysik. Heliumatom. Partikelacceleratorn i Cern, Schweiz.

Föreläsning 4 Acceleration och detektion av partiklar

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

Tentamen. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111

OBS! Under rubriken lärares namn på gröna omslaget ange istället skrivningsområde.

Lärarhandledning del 3 - Fakta - Tips

1.5 Våg partikeldualism

Atom- och Kärnfysik. Namn: Mentor: Datum:

Joniserande strålning

Strålningsdosimetri med radioaktiva nuklider i människa

Tentamen i Fysik för π,

7. Atomfysik väteatomen

Kärnfysikaliska grunder för radioaktiva nuklider

Röntgenstrålning och Atomkärnans struktur

Transkript:

Joniserande strålnings växelverkan Hur alstras röntgenstrålning och vad händer när den når och passerar människa? Eva Lund Eva.Lund@liu.se

Lärandemål Kunna beskriva hur ett röntgenrör skapar röntgenstrålning Veta skillnaden på röntgen- och gammastrålning Känna till begreppet halvvärdestjocklek och hur detta mått varierar med röntgenstrålningens energi Känna till de olika sätt röntgenstrålning växelverkar i vävnad och i material med högt atomnummer Ha förståelse för hur röntgenstrålningen dämpas i vävnad Veta hur de sekundära (foto- och Compton) elektronerna skapas och hur de absorberas lokalt i vävnad 2

Strålning Är transport av energi utan medverkan av mediet Strålningen kan bestå av antingen partiklar: a-, b-strålning, neutroner, protoner etc eller elektromagnetiska vågor: röntgenstrålning, g-strålning, ljus etc 3

Jonisation och excitation 4

The electromagnetic spectrum non-ionizing radiation ionizing radiation 1 Hz 300 Mm 1 khz 10 3 300 km 1 MHz 1 GHz 1 THz 1 PHz 1 AHz 10 6 10 9 10 12 10 15 10 18 300 m 0.3 m 0.3 mm 300 nm 0.3 nm electric power supply radio cellular phone radar 750 nm 400 nm x-rays g-rays Röntgenstrålning bildas vid övergångar utanför atom kärnan och gammastrålning vid övergångar inuti kärnan (t ex radioaktiva sönderfall) 5

Kedjan i diagnostisk röntgen Cathode e Tungsten anode X rays Filter Light f ield X-ray field Collimators X-ray tube Filter Collimators X-ray field Patient Grid Image receptor Lead strips Interspace Front screen Film Back screen Grid Image receptor Energy absorptions w ith light flashes 6

Principen för ett röntgenrör 7

The X-ray tube Avdelningen för Radiofysik, Röntgensektionen 8

Kollision med banelektron 9

Atomskal och energinivåer i wolfram, generering av karakteristisk röntgen strålning 10

Bromsstrålning 11

Kollisioner eller strålning? Sannolikheten för bromsstrålning ökar med högre energi på elektronerna och i ämnen med högre atomnummer Vid 100keV orsakar elektronerna 1% röntgenstrålning och 99% kollisioner som orsakar värme i ett röntgenrör. 12

Elektronernas färd genom materia 13

Röntgenspektrum Energin på fotonerna bestäms av spänningsskillnaden mellan anod och katod, kv. Strålningens intensitet bestäms av strömmen, ma 14

Mammografi spektra; olika anodmaterial, rörspänning och filtrering 15

Röntgenspektra för olika kv 16

Röntgenspektra, 100 kv och olika filtrering 17

Kedjan i diagnostisk röntgen Cathode e Tungsten anode X rays Filter Light f ield X-ray field Collimators X-ray tube Filter Collimators X-ray field Patient Grid Image receptor Lead strips Interspace Front screen Film Back screen Grid Image receptor 18 Energy absorptions w ith light flashes

Växelverkansprocesser mellan röntgenstrålning och mediet Koherent spridning Fotoelektrisk absorption Inkoherent spridning, Compton effekt Parbildning 19

Koherent spridning 20

Fotoelektrisk absorption 21

Linjära attenueringskoefficienten för fotoabsorption 22

Compton spridning 23

Var händer vad? I vävnad dominerar spridning; Comptoneffekten mellan 30 kev och 3 MeV. (eff. atomnummer ca 8) I tunga ämnen som bly dominerar absorption, fotoelektrisk effekt till 800 kev 24

Fotonernas dämpning vid passage genom materia med tjockleken x sannolikheten för växelverkan 25

Halvvärdestjocklek Halvvärdestjockleken är den tjocklek på ett material som dämpar hälften av strålningen. Vi hade att N N e - x 0 HVT beror av materialets förmåga att dämpa strålningen som varierar med energin på strålningen N ½N 0 ½N N e 0 0 - x - x ln½ -ln 2 lne - x ln 2 x 26

Dämpning av röntgenstrålningen i kroppen skapar bilden Luft dämpar röntgen strålningen lite Mjukvävnad dämpar mycket mer Ben dämpar mest Lungorna blir svarta grå ben blir vitt eftersom färre fotoner når och svärtar filmen 27

Linjära attenueringskoefficienten för fett, mjukvävnad, ben och kontrastmedel 28

Kontrasten i bilden beror på kv Bilderna tagna med bildförstärkare 50 kv 70 kv 100 kv 29

Hur man kan matcha röntgenspektret med absorptionsegenskaperna hos ett kontrastmedel. a c 30 b Genom att sänka kv och använda lämplig filtrering kan man få de flesta fotonerna att hamna i ett energiområde där absorptionen i kontrastmedlet är som högst, och alltså erhålla bästa kontrasten.

Röntgenstrålningens påverkan på celler och organ

Strålningens skadeverkningar Vatten utgör 70% av innehållet i cellerna Vid vattnets radiolys bildas I olika reaktioner nedanstående fria radikaler. I närvaro av syre bildas peroxylradikalen som är ganska långlivad (syreeffekten vid strålbehandling) H O 2 H ochoh H O O OH ochho 2 2 2 32

Reparation av skador på DNA ESB DSB Basskada under reparation. Glykosylas skär bort den skadade basen. Endonukleas upptäcker luckan och slutligen är det ligas som fäster ihop den lagade strängen. Bildidé Gunnar Ahnström 33

När den strålskadade cellen delar sig A. Normal cell B. Utbyte mellan två kromosomer, men normal celldelning C. Så stor kromosomstörning att cellen inte är livsduglig 34

Två typer av effekter Deterministiska Cell- död Mutationer/cancer Dos Sv Stokastiska 35 Dos msv

Frågor!