Allmän strålningsfysik

En presentation över ämnet: "Allmän strålningsfysik"— Presentationens avskrift:

1 Allmän strålningsfysik

2 Vad är strålning?                                     

3 Olika typer av strålning
Elektromagnetisk strålning: En vågrörelse av elektriska och magnetiska fält (t.ex. röntgenstrålning och gammastrålning), fotoner. Partikelstrålning: en ström av partiklar från t.ex. atomkärnor, (-, - eller neutronstrålning).

4 Joniserande strålning
Definition: Begreppet joniserande strålning används om de strålningstyper som är så energirika att de kan rycka loss elektroner från de atomer som de träffar, och på så vis förvandla dem till positivt laddade joner.

5 Olika typer av joniserande strålning

6 Elektromagnetisk strålning
E = h *  E = Energi = Frekvens = Våglängd h = Plancks konstant c= Ljusets hastighet = c/

7 Energi / frekvens Strålning med hög frekvens (kort våglängd) består av fotoner med hög energi. Strålning med låg frekvens (lång våglängd) består av fotoner med låg energi.

8 Röntgen vs. Nuklearmedicin
Nuklid: Tc-99m, Energi ( ): 140 keV, T1/2= 6 h Nuklid: C-14, Energi (): ~52 keV, T1/2= 5730 y (-) Förvaringsproblem, strålskydd av t.ex. blyskydd Röntgen Energi: keV (+) Efter exponering ingen strålning kvar i rum eller patient!

9 Vad är röntgenstrålning?
Röntgenspektrum Bromsstrålning Karakteristisk röntgenstrålning

10 Bromsstrålning

11 Bromstrålningsspektrum

12 Karakteristisk röntgenstrålning
1. Den infallande e- kan, om den har högre energi än bindningsenergin hos en atomär e- slå ut denna 2. Det uppstår då en ”vakans” i det skal (k,l) där e- satt 3. Denna vakans kan då fyllas av någon annan lösare bunden e- från skal (l.m) 4. När denna är på plats har atomen fortfarande ett energiöverskott (skillnaden i bindningsenergi) vilket emitteras som fotonstrålning alt. Auger e-

13 Röntgenspektrum

14 Hur producerar man röntgenstrålning?

15 Röntgenapparatur

16 Generatorparametrar Rörspänning (kV) är den spänning en röntgengenerator kan avge till ett röntgenrör. Generatorer tillverkas vanligen för kV Generator avsedd för mammografi går ned till kV Rörström (mA) är den ström en röntgengenerator kan avge till ett röntgenrör (är beroende av rörspänningen) Max rörström:  1000 mA

17 Röntgenrörets konstruktion

18 Röntgenrörets konstruktion
Katod (glödtråd) Anod + s1 - mA - s2 + Katoden värms upp (glöder) m.h.a. Spänningskällan S1. Ett elektronmoln bildas runt katoden Högspänning (S2) pålägges mellan Anoden (+) och Katoden (-). Elektronerna dras till Anoden Vid nedbromsning av elektronerna i Anoden bildas röntgenstrålning (c:a 1% av energin, resten blir värmestrålning!)

19 Filtrering, Varför då?

20 Filtrering, Varför då? Den del av av röntgenstrålningen som har så
låg energi (är så ”mjuk”) att den helt absorberas i patienten, bidrar inte till uppbyggnaden av den önskade bilden, men ger patienten icke önskvärd dosbelastning.

21 Fotoners växelverkan Fotoner kan växelverka på tre sätt
Fotoelektrisk effekt Comptonspridning Parproduktion (ej aktuell i röntgen)

22 Fotoelektrisk växelverkan
Hela fotonens energi överförs till en ”hårt” bunden elektron, som därvid slits loss från sin atom

23 Compton spridning Fotonen kolliderar med en ”löst” bunden elektron och lämnar platsen i ny riktning och med förminskad energi

24 Attenuering Attenuering (dämpning) är en slumpmässig
process. Hur stor del av fotonerna som attenueras beror av: Typ av material (Z = atomnummer) Fotonernas energi Tjockleken på materialet

25 Attenuering.. Antalet fotoner som attenueras N = No*e-mx
m är attenueringskoefficienten, dvs Sannolikheten för att en foton skall växelverka med materialet. Beror av material och fotonenergi. x är tjockleken på materialet

26 Halvvärdestjocklek (HVL)
En halvvärdestjocklek reducerar antal fotoner till hälften HVL

27 Halvvärdestjocklek - HVL
En halvvärdestjocklek reducerar antal fotoner till hälften Energi HVL (mm) (keV) Bly Koppar Plexiglas 125I 99mTc 131I 60Co

28 Strålskydd g-strålare
Fotoner attenueras eller stoppas aldrig helt Ett material med hög täthet, Z, tex bly är mer effektivt än lätta material för att attenuera fotoner Val av tjocklek på strålskyddet beror av fotonenergin.

29 Strålningen avtar med kvadraten på avståndet från källan.
Inversa kvadratlagen Strålningen avtar med kvadraten på avståndet från källan. Dubblas avståndet minskar intensiteten till ¼. Strålkälla