samenvatting interactie ioniserende straling materie ioniserende straling geladen deeltjes electromagnetische straling

Transcriptie

1 ioniserende sraling samenvaing ineracie ioniserende sraling maerie geladen deeljes α-deeljes elecronen en posironen elecromagneische sraling Röngensaling (afkomsig ui aoom; E < 100 kev) γ-sraling (afkomsig ui aoomkern; E < 10 MeV ) remsraling (ineracie elecronen - maeriaal) neuronen via kernreacies Syze Brandenburg sb/radsaf2005/1 sb/radsaf2005/2 geladen deeljes wisselwerking voornamelijk me elecronen in maeriaal drach is gedefinieerd bij een gegeven begin-energie is er een maeriaaldike die geen enkel deelje doorlaa α-deeljes: bosingen me kleine energieafgife gelijkmaig afremmen; wrijving indringdiepe goed gedefinieerd ploselinge afname doorgelaen fracie elecronen en posironen serke variaie energieafgife in bosingen groe verandering riching mogelijk erugversrooiing geleidelijke afname doorgelaen fracie producie van remsraling elecromagneische sraling drach nie gedefinieerd kans op ongeschonden ransmissie alijd > 0 neem exponenieel af me dike drie mechanismen voor wisselwerking foo-elecrisch effec oale energie overgedragen aan elecron vooral lage energie en maeriaal me hoge Z Compon effec deel energie overgedragen aan elecron reserende energie als nieuw foon me andere riching onafhankelijk van Z paarvorming oale energie omgeze in elecron + posiron hoge energie ( E > MeV) en maeriaal me hoge Z annihilaie-sraling (wee foonen me E = 511 kev) sb/radsaf2005/3 sb/radsaf2005/4

2 werkzame doorsnede kans op ineracie kan geïnerpreeerd worden als effecief oppervlak van elecronen en aomen lineïeke ineraciekans µ: eenheid 1/cm dichheid elecronen/aomen N: eenheid 1/cm 3 ineraciekans per elecron/aoom σ = µ/n: eenheid cm 2 afscherming ioniserende sraling Syze Brandenburg sb/radsaf2005/5 sb/radsaf2005/6 ioniserende sraling α-deeljes elecronen en posironen elecromagneische sraling Röngen-sraling (aomaire proces) remsraling (afremmen van elecronen in maeriaal) γ-sraling (nucleair proces) α-deeljes drach [mm] luch perspex E α [MeV] in luch bij benadering R = 0.3 E 1.5 (R in cm; E in MeV) afscherming geen enkel probleem: < 1mm perspex ec. ruimschoos voldoende ρ perspex 1000 ρ luch sb/radsaf2005/7 sb/radsaf2005/8

3 elecronen en β-deeljes drach bepaald door E max β-deeljes 2 ( ) max lage energie ρ R = E 1 (Flammersfeld) hoge energie ρ R = 0.5 E max ρr [g/cm 2 ] 10 1 ρr = 1/2E 10 0 Flammersfeld formula aluminium elecronen pure β - - remsraling: maeriaal me lage Z (bijv. perspex) dike ~ 5 E max [mm]; E max in MeV (ρ perspex ~ 1 g/cm 2 ) (β - + γ)- en β + - eers maeriaal me lage Z voor elecronen/posironen daarna afscherming voor γ-sraling sb/radsaf2005/ E e [MeV] sb/radsaf2005/10 elecro-magneische sraling foo-elecrisch effec ineracie drie processen foo-elecrisch effec Compon-versrooiing paarvorming kans op overleven > 0 oorspronkelijke foon verlaa maeriaal afhankelijk van dike maeriaal foon saa volledige energie af aan elecron secundaire sraling elecron Röngen-sraling Auger-elecronen foon E f e - sb/radsaf2005/11 sb/radsaf2005/12

4 Compon versrooiing foonenergie gedeeld elecron foon me lagere energie secundaire sraling elecron foon me lagere energie Röngen-sraling Auger-elecronen paarvorming foon omgeze in elecron-posiron paar secundaire sraling elecron en posiron annihilaiesraling wee foonen me E f = 511 kev foon E f ' e + θ foon E f e - sb/radsaf2005/13 foon E f e - sb/radsaf2005/14 smalle bundel geomerie smalle bundel geomerie lineïeke kans op wisselwerking µ [1/cm] massieke kans op wisselwerking µ/ρ [cm 2 /g] aanal ongeschonden doorgelaen foonen N (d) N d = N 0 exp( µ d) ( ) ( ) lineïeke kans op wisselwerking µ [1/cm] massieke kans op wisselwerking µ/ρ [cm 2 /g] aanal ongeschonden doorgelaen foonen N (d) N d = N 0 exp( µ d) ( ) ( ) deecor deecor gecollimeerde Compon annihilaie gecollimeerde sb/radsaf2005/15 afscherming sb/radsaf2005/16

5 brede bundel geomerie brede bundel geomerie Compon annihilaie deecor deecor nie-gecollimeerde deecor zie ook foonen die in afscherming gecreërd zijn (Röngen-sraling, annihilaie foonen) van riching veranderd zijn (Compon versrooiing) hogere inensiei dan in smalle bundel geomerie: build-up nie-gecollimeerde afscherming deecor zie ook foonen die in afscherming gecreërd zijn (Röngen-sraling, annihilaie foonen) van riching veranderd zijn (Compon versrooiing) hogere inensiei dan in smalle bundel geomerie: build-up sb/radsaf2005/17 sb/radsaf2005/18 modellering build-up build-up: voorbeelden dosis D: in maeriaal geabsorbeerde energie van foonen evenredig me aanal door afscherming doorgelaen foonen... ook beïnvloed door in afscherming versrooide foonen smalle bundel geomerie: geen versrooide foonen N d = N 0 exp( µ d) ( ) ( ) ( ) ( ) D d = D 0 exp( µ d) brede bundel geomerie: ook versrooide foonen ( ) ( ) ( ) D d = D 0 B E,ma, µ d exp( µ d) f B(µd): build-up facor > 1 afhankelijk van maeriaal en oorspronkelijke foon-energie exra dosis gevolg van Compon-foonen en annihilaie-foonen die ook geabsorbeerd worden sb/radsaf2005/ µd maeriaal- en energieafhankelijkheid smalle bundel in µd B(E f, ma, µd): build-up facor > 1 afhankelijk van maeriaal en oorspronkelijke foon energie door build-up effec meer afscherming nodig sb/radsaf2005/20 ransmissie smalle bundel 0.5 MeV waer 3 MeV waer 0.5 MeV lood 3 MeV lood

6 build-up: waarden build-up: waarden maeriaal E exp(-µd) [MeV] x x x x 10-9 beon ijzer lood , maeriaal E µd [MeV] beon ijzer lood , versrooide sraling domineer dosis bij dikke afscherming (groe waarde µd) maerialen me lage Z versrooide sraling domineer dosis bij dikke afscherming (groe waarde µd) maerialen me lage Z sb/radsaf2005/21 sb/radsaf2005/22 wisselwerking foonen afsand o de µ/ρ [cm 2 /g] waer lood N deeljes/s ui pun bol op afsand R van pun flux Φ door boloppervlak N/4πR 2 deeljes/(m 2 s) flux/dosis neem af me 1/afsand 2 Φ R = 2 R Φ2 R E f [MeV] bese afscherming door maeriaal me hoge Z: lood R 1 sb/radsaf2005/23 sb/radsaf2005/24

7 reflecie reflecie afscherming nie alzijdig reflecie aan de wanden van de ruime Rongenbuis deecor srooisraling vloer sb/radsaf2005/25 sb/radsaf2005/26 reflecie concree voorbeeld: Röngen apparaa 100 kv vlek op de vloer 500 cm 2 dosisempo op vloer 5 mgy/min dosisempo op 2 m afsand 1 m boven de vloer? versrooiingshoek ϑ = 150 (anϑ = 1/2) gerefleceerde fracie 0.07 % /100 cm 2 op 1 m afsand x 2 = = 5 dosisempo D = 5 x (500/100) x 0.07%/5 = 3.5 µgy/min =210 µgy/uur sb/radsaf2005/27