Strahlendosis

• Erinnerung an die Wechselwirkung der Strahlung mit Materie

• Messgrößen

• Gesetzliche Grenzwerte

• Absorption durch kohärente Streuung:– Die Röntgenstrahlung regt benachbarte Oszillatoren

zu gleichphasigen, „erzwungenen Schwingungen“ an

• Absorption durch inkohärente Streuung– Photoeffekt– Compton-Effekt– Paarbildung

Gefährdung durch ionisierende Strahlung

Absorption von Röntgenstrahlen

Joule/

(sm2)Intensität

1/mSchwächungs-koeffizient

1 m2

1 barn

Streu-querschnitt pro Teilchen

x 1 m Eindringtiefe

1/m3Anzahldichte der Teilchen

xeII 0

n

n

PaarComptonPhotoKo

106

103

1

0,1 1 10 100 1000 1.000.000

Absorption von Röntgenstrahlen

Photoeffekt

Kohärente Streuung

Compton-Effekt

Paarbildung

Beliebiges Zerfalls-Ereignis

Begriff Einheit Definition

Aktivität 1 Becquerel [Bq]

Quotient: Zerfallszahl dividiert durch die Beobachtungszeit

Dosis1 Gray= 1J/kg

1 Gy

Quotient: Energie dividiert durch Masse

Dosis-leistung

1 Gray/s= 1J/(kg.s)

1 Gy/s

Quotient: Energie dividiert durch Masse und Bestrahlungszeit

Dosis und Dosisleistung

Dosis-äquivalent

1 Sievert = 1 Gray . ρ

1Sv

Produkt Dosis mal Bewertungsfaktor

Dosis-äquivalent-

leistung1 Sv/s

Quotient: Dosis mal Bewertungsfaktor durch Bestrahlungszeit

Dosis und Dosisleistung in biologischer Materie

Strahlungsart EnergieReichweite in organischem

Gewebe

Röntgen- und γ Strahlung

1 (Definition)20 keV 6,4 cm

1 MeV 65 cm

-Strahlung 120 keV 10 μm

1 MeV 7 mm

Schnelle Neutronen

10

Langsame Neutronen

5 0,3 eV 20cm

-Strahlung 20 5 MeV 40 μm

Bewertungsfaktor für unterschiedliche Strahlungsarten

Gy

Sv

Berufslebensdosis

Die Summe der über alle Kalenderjahre ermittelten effektiven Dosen darf 400 mSv

nicht überschreiten

Anmerkung zur Berufslebensdosis

• Wird von 100 Personen die Berufslebensdosis ausgeschöpft, dann erkranken im Mittel 2 von ihnen an durch die Strahlenbelastung ausgelöstem Krebs– Zum Vergleich: Von 100 Rauchern erkranken im

Mittel 10 an Lungenkrebs

• Die Belastung durch natürliche Radioaktivität beträgt 2 bis 4 mSv pro Jahr

• Nach mehreren Wochen und Monaten können so genannte periartikuläre Ossifikationen auftreten. Dabei handelt es sich um eine Neubildung von Knochen in der unmittelbaren Umgebung des neuen Hüftgelenkes. Je nach Ausmaß dieser Knochenneubildung können erneut Schmerzen sowie Bewegungseinschränkungen auftreten.

• Zur Vorbeugung periartikulärer Ossifikationen hat sich die einmalige Bestrahlung der Hüftgelenksregion mit Hilfe ionisierender Strahlung, meist mit Hilfe eines Linearbeschleunigers, mit einer Dosis von 7 Gy bewährt.

• Diese prophylaktische Bestrahlung kann sowohl unmittelbar vor der Operation (am besten innerhalb von 4 Stunden vor der Operation, etwas ungünstiger innerhalb von 24 Stunden vor der Operation) oder bis zu 72 Stunden nach der Operation durchgeführt werden. …..

• Durch die prophylaktische Bestrahlung kann das Risiko für die Bildung periartikulärer Ossifikationen teilweise von 80 % auf ca. 10 % reduziert werden!

Zitat aus http://www.m-ww.de/enzyklopaedie/diagnosen_therapien/hueftgelenk.html

Beispiel für die Strahlendosis bei einer therapeutischen Anwendung: Bestrahlung zur Vermeidung von

unerwünschter Knochenbildung nach Hüftgelenksoperationen

Grenzwerte in mSv/Jahr

Einheit in dieser Tabelle: 1 mSv/Jahr

Belastungs-Kategorie Unbelastet,

„Public“Belastete Organe, Gewebe A B

Ganzkörper 20 6 1

Hand, Unterarme, Füße, Knöchel 500 150 50

Augenlinse 150 45 15

Und: Die Summe der über alle Kalenderjahre ermittelten effektiven Dosen darf 400 mSv nicht überschreiten

Grenzwerte in μSv/h

Einheit in dieser Tabelle: 1 μSv/h

Belastungs-Kategorie Unbelastet,

„Public“Belastete Organe, Gewebe A B

Ganzkörper 12 4 0,6

Hand, Unterarme, Füße, Knöchel 312 94 31

Augenlinse 94 28 9

Errechnet aus der zulässigen Dosis pro Jahr bei 200 Arbeitstagen und 8 h täglicher Arbeitszeit

Grenzwerte am Forschungsreaktor ILL

Dosisleistung in der Nutzstrahlung

Höchste D

osisleistung?

Dosisleistung in der Nutzstrahlung nach Anwendung spezifischen Filtern

Transmission von 2,5 (3,0) mm Aluminium in Abhängigkeit von der Energie der

Röntgenstrahlung

5 10 15 20 250,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

IdurchI0 A

Du

rch

läss

igke

it: I

/I0

Energie der Strahlung [keV]

Transmission von 0,4 mm Beryllium in Abhängigkeit von der Energie der

Röntgenstrahlung

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

I/I0D

urc

hlä

ssig

keit

I/I0

Energie der Strahlung [keV]

Transmission von Al

0.1 -10 mm Stärke, Energie 1-120 keV

10 mm

5 mm

1 mm0.1 mm

Transmission von Pb

0.1 -10 mm Stärke, Energie 1-120 keV

Zusammenfassung

• Strahlenbelastung von ca. 1 mSv/Jahr ist Teil unserer natürlichen Umwelt

• Zusätzliche Belastung ist zu vermeiden– Jedes energiereiche Strahlungsquant kann biologisch

wirksam sein und Mutationen auslösen

• Überwachung der Dosisleistung am Arbeitsplatz ist die wichtigste Maßnahme– Optimal: Instrumente mit akustischem Signal bei

Auftreffen eines Strahlungs-Quants

• Äußerste Vorsicht beim Umgang mit Feinstruktur Röntgenanlagen, denn die Röntgenstrahlung wird ungefiltert verwendet

Warnung!

• Die Strahlung aus Feinstrukturröhren ist zur Durchleuchtung biologischer Objekte völlig ungeeignet

• Die harte Komponente > 30 keV führt zwar zur Abbildung, in der Zeit der Aufnahme verbrennt aber die weiche, intensitätsreiche charakteristische Strahlung ( 8keV) die oberen Gewebeschichten in - unter Umständen - irreparabler Weise