Hvordan ioniserende str˚aling p˚avirker menneskers ... - Gamma

More documents

Recommendations

Info

Gamma 147 Rune Høirup Madsen en vis baggrundsviden indenfor fysik og biologi. Jeg vil i løbet af artiklen gennemg˚a den nødvendige teori, som omfatter følgende 3 emner: Str˚alings vekselvirkning med stof, str˚alingsbiologi og dosisbegrebet. Ioniserende str˚aling - kort fortalt Der findes to hovedtyper af ioniserende str˚aling: partikelstr˚aling og elektromagnetisk str˚aling. Det er velkendt for de fleste, at der udsendes str˚aling ved henfald af atomkerner via følgende processer: α-henfald, β-henfald, γ-henfald og elektronindfangning 1 . Ved de to førstnævnte udsendes partikelstr˚aling, ved de to sidstnævnte elektromagnetisk str˚aling [6]. Røntgenstr˚aling er ogs˚a elektromagnetisk str˚aling. Den dannes dog ikke ved radioaktive henfald, men n˚ar hurtige elektroner nedbremses i anoden i et røntgenrør 2 . Røntgenstr˚aling vekselvirker med stof via de samme processer som γ-str˚aling, hvilket vi ser p˚a senere. Vekselvirkninger mellem str˚aling og stof Ioniserende str˚aling kan inddeles i to kategorier, alt efter hvordan vekselvirkningen med stof finder sted. Str˚aling af ladede partikler, som stammer fra fx. de tidligere nævnte α- og β-henfald, kaldes direkte ioniserende str˚aling. N˚ar en ladet partikel passerer gennem stof, ioniseres atomerne langs partiklens bane. Partiklen mister herved kinetisk energi og stopper til sidst. Typisk vil str˚aling fra naturligt forekommende kilder til α- og β-str˚aling blive stoppet allerede i menneskers hud [4]. Elektromagnetisk str˚aling (γ- og røntgen-str˚aling) samt str˚aling af neutroner, kaldes indirekte ioniserende str˚aling. Str˚alingen kan trænge et stykke ind i stof helt uden at vekselvirke med stoffet. N˚ar str˚alingen tilfældigvis vekselvirker med en elektron, et atom eller en atomkerne, frigives en elektrisk ladet partikel, som vil kunne virke direkte ioniserende [4]. I det følgende ser vi nærmere p˚a de mekanismer, hvormed henholdsvis elektromagnetisk str˚aling og str˚aling af ladede partikler vekselvirker med stof. 1 Der findes flere processer, som udsender ioniserende str˚aling, end de her nævnte. Se [9] kapitel 5. 2 Vi kommer ikke nærmere ind p˚a dannelsen af røntgenstr˚aling her, men en detaljeret beskrivelse findes i [9] side 521-540. 11
Hvordan ioniserende str˚aling p˚avirker menneskers sundhed Gamma 147 Elektromagnetisk str˚aling γ- og røntgen-str˚aling kan vekselvirke med stof via 5 forskellige mekanismer 3 . Overordnet kan processerne inddeles i to typer. Den første type er absorption, hvor fotonen forsvinder i vekselvirkningen. Den anden type er spredning, hvorved fotonen sendes i en anden retning end oprindeligt. Begge typer fører til en svækkelse af str˚alingen i den oprindelige retning. Der gælder generelt, at n˚ar elektromagnetisk str˚aling med begyndelsesintensiteten I0 sendes gennem et lag stof med tykkelsen x, kan intensiteten I efter passagen findes ved følgende udtryk 4 . I = I0 exp(−µx) (1) Konstanten µ kaldes den totale lineære svækkelseskoefficient og m˚ales i enheden m −1 . Str˚aling af ladede partikler Vi betragter en partikel med energi E, som bevæger sig ind i et materiale. Partiklen vekselvirker et stort antal gange med elektronerne i materialets atomer og ved hver vekselvirkning mister den en lille mængde energi. Lad os sige, at partiklen mister dE, n˚ar den har bevæget sig afstanden dx. Nu kan man indføre Stopping Power S, som er et m˚al for, hvor hurtigt partiklen mister energi [9]. S = − dE (2) dx S kan beregnes p˚a flere forskellige m˚ader, men ofte bruges Bethe’s formel, der kan opskrives som følger [4]. S = ⎛ ⎝ 4πe4 z 2 m0v 2 ⎞ ⎡ ⎠ NZ ⎣ln ⎛ ⎝ ⎞ ⎛ 2 2m0v ⎠ − ln ⎝1 − I v2 c2 ⎞ ⎠ − v2 ⎤ c2 ⎦ (3) hvor z er den indkommende partikels atomnummer, Z er atomnummeret i det absorberende materiale, v er den indkommende partikels fart, c 3 De 5 mulige vekselvirkninger mellem elektromagnetisk str˚aling og stof er: Thompson spredning, Fotoelektrisk effekt, Compton spredning, Par produktion og Foto-disintegration. Se for eksempel [4], [5], [9] og [11]. 4 Dette udtryk er udledt i [4] side 45-47. 12
Page 1: Hvordan ioniserende str˚aling p˚a
Page 5 and 6: Hvordan ioniserende str˚aling p˚a
Page 17: Hvordan ioniserende str˚aling p˚a

Hvordan ioniserende str˚aling p˚avirker menneskers ... - Gamma

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?