Practicum Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A Oktober 2009
Inhoudsopgave Inleiding en verantwoording...3 Programma...4 Verstrooiing van röntgenstraling...5 Doelen...5 Middelen...5 op een kruk...5 Opdracht 1...5 Opdracht 2...5 Opdracht 3...6 Vragen...7 Invloed afstand op intreedosis (kwadratenwet)...8 Doel...8 Middelen...8 Opdracht 2...8 Opdracht 3...8 Halveringsdikte...9 Doel...9 Middelen...9 Opdracht...9 Vragen...9 Doorlichttoestel (intreedosis)...10 Doel...10 Middelen...10 Opdracht 1...10 Opdracht 2...10 Afscherming van stralingsbronnen...11 Doel...11 Middelen...11 Opdracht 1...11 Opdracht 2...11 Opdracht 3...12 Opdracht 4...12 Herkenning van onbekende stralingsbronnen (Blackbox)...13 Doel...13 Middelen...13 Opdracht 1...13 Opdracht 2...14 Opdracht 3...14 Opdracht 4...14 Opdracht 5...14 Opdracht 6...15 Opdracht 7...15 Opdracht 8...15 Opdracht 9...15 2
Inleiding en verantwoording De handleiding: Practicum Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A is ontwikkeld door de Erasmus MC Zorgacademie, Unit Medische Beeldvorming en Radiotherapie en de Stralingsbeschermingseenheid. Het practicum wordt door u uitgevoerd met zowel een röntgentoestel en met ingekapselde radioactieve bronnen. Het röntgenpracticum vindt plaats in het Skillslab aan de Strevelsweg, het ingekapselde bronnen practicum vindt plaats in lokaal Ee-165 (Medische Faculteit). Deze proeven zijn alleen uit te voeren indien men bekend is met de leerstof zoals beschreven is in het dictaat: Cursus Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A/5B. De cursief gemarkeerde opdrachten maakt u thuis voordat u aan het practicum begint. Indien de voorbereiding onvoldoende is, zal de practicumbegeleider u vragen om: een aanvulling opnieuw in te schrijven voor het practicum. Conform stralingsbeschermingsvoorschriften bent u verplicht een hooggesloten labjas te dragen (deze is aanwezig in de practicumruimte). Tassen, jassen e.d. dienen in de daarvoor bestemde lockers te worden opgeborgen. De sleutels zijn verkrijgbaar bij uw practicumbegeleider. Er mag uiteraard niet gegeten en gedronken worden in de practicumruimte. U dient deze handleiding, een rekenmachine, kladpapier en een pen mee te brengen naar dit practicum. U dient op tijd aanwezig te zijn; zo niet dan kunt u niet meedoen aan het practicum. Het diploma verkrijgt men alleen indien men zowel de toets met meerkeuzen vragen met een voldoende heeft afgesloten als het practicum voldoende heeft gevolgd. Wij wensen u veel succes bij het volgen van dit practicum. Robert van Heeren Erasmus MC Zorgacademie, Unit Medische Beeldvorming en Radiotherapie Kamer Ce-342 Erasmus MC Nadere informatie Unit Medische Beeldvorming en Radiotherapie, tel. 010 7043860 E-mail: cursusstralingshygiene@erasmusmc.nl Copyright (2009) Erasmus MC Zorgacademie, Unit Medische Beeldvorming en Radiotherapie Niets uit deze module mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, microfilm, geluidsband, elektronisch of op welke andere wijze dan ook en evenmin in een retrieval systeem worden opgeslagen zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de Erasmus MC Zorgacademie. 3
Programma Onderwerp: Practicum Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5B (5A) Tijd: 09.00 12.00 uur: locatie: Skillslab (Strevelsweg in het Verzamelgebouw (tegenover het Zuidplein) 13.00 16.00 uur: locatie: Erasmusgebouw (Dr. Molenwaterplein 60) lokaal Ee-165 Literatuur: Syllabus: Cursus Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A/5B en deze practicumhandleiding Inhoud: Aan de hand van het maken van opdrachten worden de volgende practica onderdelen behandeld: Met een röntgentoestel (in het Skillslab): Verstrooiing van röntgenstraling Invloed afstand op de intreedosis (kwadratenwet) Halveringsdikte Doorlichttoestel (intreedosis) Met ingekapselde radioactieve bronnen (in het Erasmus MC): Afscherming van een stralingsbron Herkenning van onbekende stralingsbronnen (Blackbox) 4
Verstrooiing van röntgenstraling Verstrooiing van röntgenstraling Doelen Na afloop van dit practicum kunt u: vertellen welk verband er is tussen de hoeveelheid strooistraling en de veldgrootte vertellen welk verband er is tussen de hoeveelheid strooistraling en de versnelspanning (kv) verklaren op welke positie ten opzicht van de patiënt men het beste kan plaats nemen wat betreft de stralingshygiëne Middelen Röntgenbuis, jerrycan gevuld met water, kruk, dosismeter Solidose, meetlint Plaats Diagnostiekkamer Skillslab Instructie Plaats de jerrycan gevuld met water (= waterfantoom) op een kruk en stel de röntgenbuis zodanig in dat de stralen in horizontale richting op het waterfantoom vallen. (zie tekening 1). Het midden van de bundel moet door het midden van de hoogte van het waterfantoom vallen. Het waterfantoom moet zo dicht mogelijk tegen de plaat (bucky) geplaatst worden. De afstand tussen het focus en het midden van het waterfantoom is 1 meter. Sluit de halfgeleider detector (R100/Code8) aan op de dosismeter (Solidose). Tekening 1: Zij aanzicht Bucky (= plaat) Röntgenbuis Jerrycan met water op een kruk Opdracht 1 Bepaling van de dosis t.g.v. verstrooide straling op 1 meter van het fantoom in verschillende richtingen (zie tekening 2). De meetpunten dienen op dezelfde hoogte te liggen als de bundel-as. Doe dit bij opnames met een klein diafragma van: 50 kv 20 mas met een klein diafragma 100 kv 20 mas met een klein diafragma Opdracht 2 Herhaal deze proef maar nu met een groot diafragma (lichtveld valt net buiten het waterfantoom). 5
Verstrooiing van röntgenstraling Opdracht 3 Herhaal deze proef met een groot diafragma, maar dan op 2 meter afstand i.p.v. 1 meter. Tekening 2: Röntgenbuis Bovenaanzicht: Bucky Meetpunt 1 Alle meetpunten op 1 meter / 2 meter afstand gemeten vanaf het midden van de emmer Meetpunt 2 Meetpunt 3 Meetpunt 4 Meetpunt 5 Op 1 meter afstand: plaats Meetpunt 1 Meetpunt 2 Meetpunt 3 Meetpunt 4 Meetpunt 5 klein diafragma 50 kv 100 kv groot klein diafragma diafragma groot diafragma Op 2 meter afstand, groot diafragma: Plaats 50 kv 100 kv Meetpunt 1 Meetpunt 2 Meetpunt 3 Meetpunt 4 Meetpunt 5 6
Verstrooiing van röntgenstraling Vragen: 1. Waarom is de emmer zo dicht mogelijk bij de beeldversterker geplaatst? 2. Bij welk meetpunt meet u de hoogste dosis? 3. Is er een verband tussen de buisspanning en de hoeveelheid strooistraling? 4. Is er een verband tussen de hoeveelheid strooistraling en de bundelgrootte? 5. Is er een verband tussen de hoeveelheid strooistraling en de afstand? 6. Is er een verband tussen de richting van de verstrooide straling en de hoeveelheid strooistraling? 7. Indien u op uw eigen werkplek te maken hebt met een röntgentoestel kunt u dan beredeneren waar u het beste kan verblijven in die ruimte wat betreft de stralingshygiëne? 8. Welke positie van de röntgenbuis is stralingshygiënisch gezien het beste: de röntgenbuis onder de tafel of de röntgenbuis boven de tafel? 7
Invloed afstand op intreedosis (kwadratenwet) Invloed afstand op intreedosis (kwadratenwet) Doel Inzicht krijgen in de kwadratenwet. Middelen Dosimax met de halfgeleider detector- focus H/DN-2x, meetlint, semi-logaritmisch papier. Plaats Lokalisatorruimte Skillslab / diagnostiekkamer Skillslab Instructie Zorg ervoor dat de meetkamer bij focus-detector afstand van 60 cm volledig in de bundel valt. N.B. er wordt tussentijds niet gediafragmeerd. Opdracht 1 Maak vier opnamen met 102 kv, 32 mas waarbij de afstand tussen het focus en de detector verandert. Afstand Dosis 60 cm mgy 80 cm mgy 100 cm mgy 120 cm mgy Opdracht 2 Zet de meetwaarden uit in een grafiek waarbij de assen semi-logaritmisch zijn opgebouwd. Opdracht 3 Verklaar de verschillen in intreedosis. 8
Doorlichttoestel (intreedosis) Halveringsdikte Doel Inzicht krijgen in de stralenkwaliteit en de halveringsdikte. Middelen Dosimeter Solidose en plaatjes alumunium. Plaats Diagnostiekkamer Skillslab. Instructie Plaats de röntgenbuis dusdanig dat de stralen in verticale richting op de diagnostiek tafel vallen, met een afstand van het focus tot het oppervlakte van de tafel van 1 meter. Stel de bundelgrootte in op 13 x 13 cm op 1 meter afstand van het focus. Sluit de halfgeleider detector (R/100/code8) aan op de dosismeter (Solidose). Leg de meetkamer met de bovenkant boven op de radiodiagnostiektafel en zorg ervoor dat de meetkamer volledig in de bundel ligt. Opdracht Verricht een aantal metingen van de dosis bij opnames van 40 kv en 20 mas, waarbij er steeds meer aluminium plaatjes op de meetkamer geplaatst worden, volgens onderstaand tabel. Herhaal deze proef met 80 kv en 20 mas. Vragen: 40 kv, 20 mas 80 kv, 20 mas Filter Dosis Filter Dosis 0 mm Al mgy 0 mm Al mgy 1 mm Al mgy 1 mm Al mgy 2 mm Al mgy 2 mm Al mgy 3 mm Al mgy 3 mm Al mgy 4 mm Al mgy 4 mm Al mgy 5 mm Al mgy 5 mm Al mgy 6 mm Al mgy 6 mm Al mgy 7 mm Al mgy 7 mm Al mgy 8 mm Al mgy 8 mm Al mgy 9 mm Al mgy 9 mm Al mgy 1. Na hoeveel mm Al is er nog de helft van de dosis bij 40 kv? 2. Na hoeveel mm Al is er nog de helft van de dosis bij 80 kv? 2. Is er een verschil in de halveringsdikte? 3. Verklaar waarom er wel/geen verschil in de halveringsdikte is. 4. Bepaal ook de tweede en de derde (mits mogelijk) halveringsdikte. 5. Verklaar het verschil tussen de eerste respectievelijk de tweede en derde halveringsdikte. 9
Doorlichttoestel (intreedosis) Doorlichttoestel (intreedosis) Doel Inzicht krijgen in de objectdikte en de belichtingswaarde enerzijds en anderzijds tussen de objectdikte en de intreedosis. Middelen Dosismeter en 9 MDF platen dikte 2 cm. Locatie Lokalisator Skillslab, Strevelsweg. Instructie Plaats de buis in verticale richting en op ongeveer 60 cm afstand vanaf het oppervlakte van de tafel. Stel de veldgrootte in op 15 x 15 cm op 1 meter afstand van het focus. Zorg ervoor dat de meetkamer geheel in de bundel valt. De instelling van de doorlichtwaardes wordt op automaat ingesteld. Opdracht Verricht een aantal metingen tijdens de doorlichting van de intreedosis per tijdseenheid waarbij de objectdikte (in cm MDF) verandert. Noteer bij elke meting de kv-waarde, het mas-getal (let op dat de meter doortelt ) en de intreedosistempo. Verklaar de verschillen in intreedosistempo. Object dikte (cm MDF) Automatische afstelling belichtingswaarde Intreedosis 6 cm kv ma mgy/s 10 cm kv ma mgy/s 14 cm kv ma mgy/s 18 cm kv ma mgy/s Opdracht 1 Met welke blootstellingswegen houdt u rekening? a. Externe blootstelling b. Inhalatie (inademing) c. Ingestie (inslikken) Opdracht 2 Welke maatregelen treft u om de stralingsbelasting tijdens deze proef zo laag mogelijk te houden? a. Loodschort b. Handschoenen c. Afstand d. Tijd 10
Afscherming van stralingsbronnen Afscherming van stralingsbronnen Doel Inzicht krijgen in de afschermende werking van verschillende materialen per stralingssoort. Middelen stralingsbronnen ( 137 Cs; 14 C; 90 Sr/ 90 Y); afschermingsmaterialen van verschillende dikten (papier; perspex; lood); Gm-buis opstelling (HV = 550 V). Locatie Ruimtenummer Ee-0165, medisch faculteit Tabel 1: Ingekapselde radioactieve bronnen Nuclide Stralingssoort (E max ) Emissie- Activiteit bronconstante waarschijnlijkheid [kbq] [µsv m 2 /MBq h] 14 C β (156 kev) 100 % 100 n.v.t. 90 Sr/ 90 Y β (0,5 MeV); β (2,3 MeV) 100 %; 100 % 4 ( 90 Sr) n.v.t. 137 Cs β (0,5 MeV); β (1,2 MeV); γ (0,662 MeV) interne conversie 95 %; 5 %; 90 % 40 0,093 De 137 Cs-bron wordt dusdanig gebruikt dat de β-straling niet uit de bronomhulling treedt. Gegevens afschermingsmaterialen: Dichtheid papier 0,8 g/cm 3 Dichtheid perspex 1,2 g/cm 3 Dichtheid lood 11,34 g/cm 3 Halveringsdikte voor 137 Cs Papier : 10 cm Perspex : 7,20 cm Lood : 0,62 cm Opdracht 1 Met welke blootstellingswegen houdt u rekening? a. Externe blootstelling b. Inhalatie (inademing) c. Ingestie (inslikken) Opdracht 2 Welke maatregelen treft u om de stralingsbelasting tijdens deze proef zo laag mogelijk te houden? a. Loodschort b. Handschoenen c. Afstand d. Tijd 11
Afscherming van stralingsbronnen Maak m.b.v. van de theorie per combinatie van stralingbron en afschermingsmateriaal een schatting van de hoeveelheid straling die door het afschermingsmateriaal heen gaat, de transmissie. Onderbouw uw schatting met berekeningen en theorie. Voor bronnen die γ-straling uitzenden kunt u voor de schattingen gebruik maken van de verzwakkingswet (hoofdstuk 8 van de syllabus). Voor de bronnen die β-straling uitzenden, kunt u uw schattingen onderbouwen door uit te rekenen wat de dracht is in het afschermingsmateriaal (hoofdstuk 8 van de syllabus). Vermeld uw drachtberekeningen in Tabel 2 en uw schattingen van de transmissie in Tabel 3. Ruimte voor onderbouwing van uw schattingen: Tabel 2: Dracht van β-straling in de verschillende afschermingsmaterialen Dracht in cm afschermingsmateriaal 14 C 90 Sr/ 90 Y Papier Perspex Lood Tabel 3: Transmissieschattingen volgens de theorie Schatting van de transmissie zonder papier perspex perspex Bron afscherming 0,02 cm 0,4 cm 1,0 cm 14 C lood 0,5 cm lood 1,0 cm 90 Sr/ 90 Y 137 Cs Opdracht 3 De transmissieschattingen volgens de theorie dienen gecontroleerd te worden met de metingen uit de praktijk. Maak een stappenplan. Stap 1: Stap 2: Stap 3: Stap 4: Opdracht 4 Voer de stappen uit met behulp van het meetformulier. Dit wordt u door de practicumbegeleider uitgereikt. 12
Blackbox Herkenning van onbekende stralingsbronnen (Blackbox) Doel Inzicht krijgen in de kenmerken van verschillende soorten stralingsbronnen en in het gebruik van stralingsmeetapparatuur. Middelen Dosistempomonitor: FH 40 G-L meetbereik 10 nsv/h 100 msv/h energiebereik: 36 kev 1,3 MeV Dosistempomonitor Radiation Alert Inspector+ α, β, γ Besmettingsmonitor met GM-probe mini-monitor GM type EP-15 Besmettingsmonitor met NaI-kristal mini-monitor NaI-kristal 44A (15 kev - 500 kev) Diverse afschermingsmaterialen (papier; perspex; lood) Analyse-apparatuur: NaI-kristal met Multi Channel Analyzer (MCA) Tabel 1: Ingekapselde radioactieve bronnen Nuclide Stralingssoort (E max ) Emissiewaarschijnlijkheid Activiteit [kbq] bronconstante [µsv m 2 /MBq h] Halveringstijd Dummy Geen 0% 0 n.v.t. 14 C β (156 kev) 100 % 100 n.v.t. 5736 jr. 90 Sr/ 90 Y β (0,5 MeV); β (2,3 MeV) 100 %; 100 % 8 ( 90 Sr+ 90 Y) n.v.t. 29 jr. 60 Co β (0,3 MeV); γ (1,17 MeV); γ (1,33 MeV) 100 %; 100 %; 100% 40 0,360 5,27 jr. 137 Cs β (0,5 MeV); β (1,2 MeV); γ (0,662 MeV) interne conversie 95 %; 5 %; 90 % 40 0,093 30,1 jr. De bronnen bevinden zich in gesloten genummerde enveloppen. De 137 Cs en de 60 Co-bron zijn dusdanig ingekapseld dat de β-straling niet uit de bron omhulling treedt. Opdracht 1 Met welke blootstellingswegen houdt u rekening? a. Externe blootstelling b. Inhalatie (inademing) c. Ingestie (inslikken) 13
Blackbox Opdracht 2 Welke maatregelen treft u om de stralingsbelasting tijdens deze proef zo laag mogelijk te houden? a. Loodschort b. Handschoenen c. Afstand d. Tijd Opdracht 3 Maak op grond van de theorie een schatting van het equivalent dosistempo op 10 cm en op 30 cm van de onafgeschermde bronnen. Maak voor β-straling gebruik van de vuistregel (hoofdstuk 10 van de syllabus), maak voor γ-straling gebruik van de formule (hoofdstuk 10 van de syllabus) en de kwadratenwet (hoofdstuk 6 van de syllabus). Vul uw antwoorden in Tabel 2 in. Ruimte voor berekeningen: Tabel 2: Schatting van het equivalent dosistempo Equivalent dosistempo [µsv/h] 30 cm 10 cm Dummy 14 C 90 Sr/ 90 Y 60 Co 137 Cs Opdracht 4 Welk meetinstrument gebruikt u om onderstaande nucliden te detecteren? meetinstrument Besmettingsmonitor met GM-buis Besmettingsmonitor met NaI-kristal Dosistempomonitor FH 40 G-L Dosistempomonitor Inspector + Dummy 14 C 90 Sr/ 90 Y 60 Co 137 Cs Opdracht 5 Probeer aan de hand van het geschatte equivalent dosistempo te bedenken of er stralingsbeschermingsmaatregelen nodig zijn wanneer u met deze bronnen gaat werken. Zo ja, welke maatregelen zijn nodig? - - 14
Blackbox Opdracht 6 Bepaal met behulp van de onder middelen vermelde besmettingsmonitoren en afschermingsmaterialen welke stralingsbronnen in welke enveloppen zitten (laat de enveloppen dicht). Plaats hiertoe enveloppe 1 met het nummer naar boven onder het statief met de minimonitor met GM-buis. Noteer de uitslag in Tabel 3. Leg vervolgens de afschermingsmaterialen tussen de bron en de GM-buis. Noteer uw waarnemingen in Tabel 3. Doe hetzelfde met de enveloppen 2 t/m 5. Herhaal de metingen met de minimonitor met het NaI-kristal en noteer uw waarnemingen. Tabel 3: Meetwaarden van de enveloppen (dikte afschermingsmaterialen in mm) Meetresultaat minimonitor met GM-buis Meetresultaat minimonitor met NaI-kristal Zonder Papier Perspex Lood Zonder Papier Perspex Lood 0,02 0,4 1,0 0,5 1,0 0,02 0,4 1,0 0,5 1,0 Nr. cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm Nuclide 1 2 3 4 5 Opdracht 7 Meet met behulp van de dosistempomonitor het equivalent dosistempo op 10 cm van de enveloppen. Tabel 5: Meetwaarden van de enveloppen m.b.v. een dosistempomonitor. Netto equivalent dosistempo [µsv/h] Berekende waarden [µsv/h] 10 cm 10 cm 14 C 90 Sr/ 90 Y 60 Co 137 Cs Opdracht 8 Geef een verklaring voor de verschillen in de berekende waarden en de gemeten waarden van het equivalent dosistempo. Opdracht 9 Meet gedurende een minuut de 137 Cs-bron en bepaal het aantal geregistreerde pulsen in de fotopiek. Wanneer het telrendement in de fotopiek 1% bedraagt, klopt dan de opgegeven activiteit van de 137 Cs-bron (Tabel 1)? De practicumbegeleider helpt u met de juiste instelling van het apparaat. Bepaal het telrendement in de fotopiek (zoek formule op in hoofdstuk 9 van de syllabus). 15
ZET DE BESMETTINGSMONITOREN UIT 16