I

Rentgenska svetloba

Vsebina

odkritje rentgenske svetlobe (arkov X)

spekter rentgenske svetlobe

interakcije rentgenske svetlobe

koliine in enote

uinki rentgenske svetlobe

Poizkusi s katodnimi arki

Hittorf Crooksova cev: steklena buka z razredenim plinom in dvema elektrodama(katodo in anodo) namenjena poskusom s

katodnimi arki-delci, ki potujejo od katode proti anodi

Crooksov poskus z maltekim kricem

1879 William Crookes ugotovi, da so katodni arki neke vrste delci, ki potujejo premortno in to pokae s poskusom, kjer namesti malteki kriec med katodo in anodo v cevi. Na steni cevi se izrie obris maltekega krica.

Konec 19. stoletja potekajo tevilni poizkusi z uporabo steklenih cevi napolnjenih s plinom, v katerih sta dve elektrodi med katerima lahko spreminjamo napetost.

Laboratorij fizikalnega instituta Univerze v Wurzburgu

ukvarja se z raziskavami katodnih arkov

e posebej ga zanima odkritje Lenarda leta 1891, da katodni arki lahko prodrejo tanko aluminijasto okno na koncu steklene cevi in potujejo nekaj centimetrov v zraku.

Fizikalni institut Univerze v Wurzburgu

Wilhelm Konrad Rntgen konec leta 1895 opravlja naloge direktorja Fizikalnega instituta v Wrzburgu

8. novembra 1895 W.K. Rntgen izvaja poskus pri katerem HittorfCrooksovo cev postavi v katlo iz neprozorne rne lepenke.

Kljub temu opazi ibko zeleno svetlobo na fluorescennem zaslonuiz barijevega plationocianida, ki ga uporablja za detekcijoultravijoline svetlobe in je oddaljen kak meter od cevi.

Vzrok naj bi bili nevidni arki, izvirajoi iz Hittorf Crooksove cevi, na mestu, kjer je anoda.

Postavi se vpraanje kaj povzroa svetlikanje na zaslonu, znano je da: Crooksove cevi niso izvor ultravijoline svetlobo

katodni arki v zraku prodrejo le nekaj centimetrov

skrivnostni arki torej prehajajo skozi neprozorno rno lepenko v katero je bila zavita Crooksova cev

Rntgen zakljui, da iz Crooksove cevi izvira neka nova vrsto sevanja neznane vrste in ga zato poimenuje arki X

pred formalno predstavitvijo svojega odkritja univerzitetni fizikalno medicinski zbornici, nameni dva meseca temeljitim raziskavam lastnosti arkov X

v tem asu odkrije: fotografski film je prav tako obutljiv na arke X,

svinec je dobro zaitno sredstvo pred arki X

arki X izvirajo na delu Crooksove cevi, kjer jo zadevajo katodni arki

arki X potujejo premortno v ravnih rtah,

magnetno polje jih ne ukrivi, ter

njihovo prodornost skozi razline snovi

28.decembra 1895 predstavi svoja odkritja, skupaj s sliko enine dlani predsedniku fizikalno medicinske zbornice

Wilhelm Konrad Rntgen tako prvi opie, razie in predstavi do takrat neznane arke.

Tako strokovna kot ira javnost je bila nad odkritjem takoj oarana, saj je rentgenska svetloba prodrla skozi loveko telo in izrisala obrise okostja na fotografski ploi.

Ta lastnost rentgenski svetlobi odpre vrata v medicinsko diagnostiko.

prvi radiogram 22. december 1895

Wilhelm Konrad Rntgen (1845- 1923)

1901 prejme Nobelovo nagrado, prvo na podroju fizike, zaodkritje arkov X, ki jih kasnejepoimenujejo po odkriteljurentgenska svetlobaWilhelm Konrad Rntgen

(1845- 1923)

radiogram kovancev A. W. Goodspeed in W. Jennings (22. februar 1890)

V zaetnem obdobju uporabe rentgenske svetlobe in radioaktivnih snovi je bilo navduenja ve kot znanja in le poasi so prodirala spoznanja o nevarnostih in tveganju.

Uveljavi se je preprianje, da uporaba rentgenske svetlobe ne more imeti negativnih uinkov, saj jo loveka utila ne zaznajo in ne povzroa nikakrnih bolein.

Eden najpomembnejih pionirjev varstva pred sevanji je bil bostonski zdravnik in zobozdravnik William Rollins.

William Rollins (1852 - 1929)

V letih med 1900 in 1904 objavi ve kot dvesto prispevkov v katerih je pozival zdravnike k uporabi krajih ekspozicijskih asov in predlagal vrsto tehninih izboljav s katerimi bi bilo mogoezmanjati izpostavljenost zdravstvenega osebja in preiskovancev.

Prvi je uporabljal zaitna ohija za rentgenske cevi in zaslanjanjeter filtracijo koristnega snopa rentgenske svetlobe.

skiaskop s fotografskim aparatom (1896)

florescenni zaslon Crooksova cev

generator napetostifotografski aparat

Thomas Edison 1896 skonstruirarazline naprave, ki jih poimenuje, skiaskop, vitaskop - kasnejefluoroskop

Prekomerne izpostavljenosti rentgenski svetlobi e v zaetku 1896 niso bile redke, saj so tako Thomas Edison, Nikola Testa kot tudidrugi opozarjali na mone pokodbe oi in koe.

Ekspozicijski asi diagnostinih rentgenskih posegov so zaradinizkih napetosti na rentgenski cevi trajali tudi ve kot 60 minut.

Tudi tevilna poroila o vnetjih, opeklinah, epilaciji in drugihsevalnih pokodbah navduenja nad uporabo rentgenske svetlobeniso zmanjali.

pri izvajanju poskusov z arki X spozna, da izpostavljenost sevanjulahko povzroi tudi degenerativnespremembe na koi, ki so eno izmedprvih znanih in jasnih opozoril o nevarnostih, ki jih povzroa rentgenska svetloba.

Globoko zakoreninjenost preprianosti o nekodljivostirentgenske svetlobe so podpirale teorije, ki so popolnomazanikale posledice prekomerne izpostavljenosti oziroma so kodljive posledice pripisovale posameznikovi preobutljivosti.

Na alost je tako pojmovanje privedlo do tega, da je zamarsikaterega radiologa spoznanje in zavedanje o resninihposledicah prekomerne izpostavljenosti prilo prepozno.

Epidemioloke raziskave potrjujejo, da je bila smrtnost zaradiraka pri britanskih radiologih, ki so v svoji stroki zaeli delatipred letom 1920, za tri etrtine veja kot pri kontrolni skupinizdravnikov drugih strok.

Nekaj tednov po odkritju rentgenske svetlobeHenri Becquerel odkrije naravno radioaktivnost.

Leta 1898 zakonca Marie in Pierre Curie odkrijeta e radioaktivno snov radij.

Uporaba radija se je hitro razirila, saj je v javnosti veljalo preprianje, da je radijuniverzalno zdravilo za vse bolezni in so ga zatokot takega irom uporabljali.

Zavedanje o nevarnostih, ki jih je prineslauporaba radioaktivnih snovi pa ni bilo prav niveje kot pri rentgenski svetlobi.

Odkritje naravne radioaktivnosti

Antoine Henri Becquerel

(1852-1908)

Marie Curie Sklodowska(1867-1934)

Pierre Curie (1859-1906)

Prenaanje radioaktivnih snovi brez ustrezne zaite jepogosto povzroalo vnetja in opekline na koi.

Tudi Becquerel in Curie pri tem nista bila izjemi.

ele tevilna obolenja in smrti delavcev, ki so med prvosvetovno vojno nanaali radioaktivne svetilne barve s opii, ki so jih zaradi veje uinkovitosti oblikovali z ustnicami in tako zauili velike koliine radija, so bilaprvo resneje opozorilo, ki ga ni bilo mogoespregledati.

javne predstavitve uinkovarkov X

studiji namenjeniizdelavi kostnih

portretov

Svet odkriva arke X

noga v kornju (marec 1896)

pogled v notranjostenske torbice

Uporaba arkov X

arki X vstopijo v medicinsko prakso to je pomenilo vstop naprave

v odnos med zdravnikom in bolnikom, kar je bilo zatedanjo medicinsko praksonovost in je odpiralo tevilnavpraanja. Kdo lahko :

uporablja napravo,

izdeluje slike,

interpretira slike

zdravnik je svoja

opaanja s

fluorescennega zaslona

prerisal na taneek

prosojen papir

radiogram podlakti in zapestja s kovinskim

fragmentom(F. H Williams 1901)

radiogram pljuotroka s kovancem v poiralniku (1897)

radiogram dlani s ibrami

(Mihajlo Pupin1896)

slikanje noge,zlom(1896)

arkom X namenijo prostor v bolninicah

uporabnost radiologije v diagnostine in terapevtskenamene je omogoila izvajanje dejavnosti vbolninicah in oblikovanje radiolokih oddelkov

Izboljave delovanja rtg cevi

1913 GE General Electric izdeluje tudi rentgenske cevi, ki jih modificira z dodatno volframovo arilno nitko, kot izvorom elektronov (molekule plina v cevi niso potrebne kot izvor elektronov zato postane delovanje cevi stabilneje)

nova cev omogoa delovanje v vakuumu, kar dovoljuje uporabo vijih napetosti to pa pomeni tudi vijo energijo arkov X in s tem zdravljenje ne samo povrinskih tumorjev

William David Coolidge

Rentgenska cev- shematsko

Rentgenska cev je evakuirana posoda iz steklenega ali kovinskega ohija, v kateri sta nameeni katoda in anoda.

anoda

visokonapetostniizvor

tara stekleno ohijekatoda

elektroni

rentgenska svetloba

Zavorno sevanje Elektrino polje med anodo in katodo v rentgenski cevi pospei

elektrone in ti doseejo kinetino energijo eUmax, ko udarijo na anodo.

Pojav pri katerem nastane foton, ko se zmanja kinetina energija hitrega elektrona imenujemo zavorno sevanje.

Tak pojav je mogo, e se giblje nabiti delec v elektrinem polju drugega nabitega delca.

Hitri elektron izgublja kinetino energijo pri gibanju po anodi ob trkih z elektroni atomov, ne da bi zavorno seval. Lahko pa seva v elektrinem polju tekega atomskega jedra.

Foton, ki nastane pri zavornem sevanju elektrona v elektrinem polju jedra, prevzame poljuben del elektronove kinetine energije.

V primeru, da foton prevzame vso kinetino energijo in da je elektron prej e ni ni izgubil, je energija fotona

maxmax eUh =

Nastanek zavornega rentgenskega sevanja

Elektronu, ki leti blije jedru se kinetina energija bolj spremeni, zato ima foton rentgenske svetlobe, ki pri tem nastane vijo energijo in s tem manjo valovno dolino, kot v primeru, e je vpliv jedra na elektron ibkeji

proton

nevtron

elektron

< 1

elektron

elektron

1

Energija h max je najveja mogoa energija fotona pri zavornem sevanju.

Spekter zavornega sevanja ali zavorni spekter je zvezen. V njem so zastopane sestavine z vsemi frekvencami, ki so manje kot mejna frekvenca

Frekvenci max ustreza kratkovalovna meja spektra

V enabi nastopa koeficient

Pri napetosti 60 kV na rentgenski cevi je kratkovalovna meja 0,021 nm, pri napetosti 120 kV pa 0,01 nm.

h

eUmaxmax =

maxmaxmin

eU

chc==

Vnme

ch1240=

Veino kinetine energije zgubijo elektroni pri gibanju po anodi ob trkih z elektroni.

Le majhen dele skupne kinetine energije elektronov se porabi za nastanek rentgenske svetlobe ob trkih z jedri.

Fotoni, ki nastanejo pri zavornem sevanju elektronov v zelo

tanki anodi so enakomerno porazdeljeni po energiji od 0 do

mejne energije hmax .

Spekter rentgenske svetlobe, ki jo seva tanka anoda, je po tem

za .konstd

dj=

max0

Debelo anodo si mislimo sestavljeno iz tankih plasti. V vrhnji plasti hitri elektroni zaradi trkov z elektroni v atomih zgubijo kinetino energijo eUmax- Wk.

V drugo plast priletijo elektroni s kinetino energijo eU - Wk. Spekter rentgenske svetlobe, ki jo seva druga plast, je tedaj dj/d = konstanta za podroje 0 < max- Wk/h

Tudi v drugi plasti zgubijo elektroni kinetino energijo Wk in priletijo v tretjo plast s kinetino energijo eU -2Wk.

Po enakem sklepu kot prej je spekter rentgenske svetlobe, ki jo seva tretja plast, je tedaj

dj/d = konstanta za podroje 0 < max- 2Wk/hin tako naprej ...

Upotevana je samo izgubo kinetine energije zaradi trkov hitrihelektronov z elektroni v atomih, ne pa tudi izguba energije zaradi zavornega sevanja, saj zaradi tega elektroni izgubijo samo majhen dele kinetine energije.

Spekter zavornega sevanja

0 < max- Wk/h

dj/ddj/d = konstanta

iz oblike spektra sledi, da je tevilo fotonov rentgenske svetlobe sorazmerno kvadratu pospeevalne napetosti Umax

verjetnost za nastanek fotonov rentgenske svetlobe se zmanjuje z vianjem njihove energije

2max

,0

2

max

0

max

max

)2

(

kkdd

djSP ==

= M

Pri tanki anodo velja

Enostavna razlaga oblike spektra

ploine kolobarjev z oznakami 1, 2, 3 in 4 so

2r1h, 2r2h,2r3h in 2r4 h, e je r radij

kolobarja in h njegova irina

431 2

kolobarji predstavljajo predele okoli jedra atoma na katerih elektroni zavorno sevajo, energija fotonov rentgenske svetlobe je najveja v kolobarju z oznako 1 in najmanja v kolobarju z oznako 4, tevilofotonov rentgenske svetlobe razlinih energij je sorazmerno s ploino Kolobarjev.

(Data from Scherzer, O.Ann Phys 1932; 13:137; and Andrews, H.Radiation Physics. Englewood Cliffs, NJ,Prentice-Hall International, 1961.)

smer vpanega

elektrona

smer razirjanja

fotonov zavornega

sevanja

Relativna jakost pri energiji elektronov 100keV in 1 MeV

Uinkovitost uinkovitost pretvorbe kinetine energije

elektrona v rentgensko svetlobo lahko zapiemo

z (%) U Z 10-7

kar pomeni, da nastane ve rentgenske svetlobe, e je napetost med katodo in anodo (U) im veja in e je vrstno tevilo snovi iz katerega je anoda tem veje

Pri trkih elektrona z atomom lahko elektron z dovolj veliko kinetino energijo izbije elektron s kakega nivoja v sredici. Natem nivoju nastane vrzel, ki jo je lahko izpolni elektron s kakega vijega, zasedenega nivoja.

Z nivoja na nivo preide elektron, ki je mono vezan na atom.

Energija izsevanih fotonov je zato zelo velika in valovna dolina lei na rentgenskem obmoju.

Energija fotonov v rti je znailna za element iz katerega je anoda in jim pravimo znailne ali karakteristine rte - govorimo o znailnem ali karakteristinem rentgenskem sevanju.

Karakteristino sevanje se razlikuje od zavornega sevanja, ki ima zvezni spekter in na katerega sestav anode ne vpliva.

Karakteristino sevanje

Nastanek karakteristinega rentgenskega sevanja

elektron

elektron

Elektron z dovolj veliko kinetino energijo lahko izbije elektron iz notranjih lupin atoma. Pri tem nastane vrzel, ki jo lahko izpolni elektron z energijsko vije, zasedene lupine. Z nivoja na nivo preide elektron, ki je mono vezan na atom, zato je energija izsevanih fotonov v obmoju rentgenske svetlobe .

Energija nivoja je odvisna od glavnega kvantnega tevila n in odtirnega kvantnega tevila l.

Pri glavnem kvantnem tevilu n=1 imamo dva nivoja 1s. Pri glavnem kvantnem tevilu n=2 imamo 2 nivoja 2s in 6 nivojev 2p, skupaj 8.

V tejih atomih so vsi ti nivoji zasedeni z elektroni iz sredice. Dokler ostanejo zasedeni, ne morejo imeti nobene vloge pri prehodih.

V rentgenski spektroskopijo uporabljamo posebne oznake.

Stanje atoma z vrzeljo na nivoju z glavnim kvantnim tevilom n= 1 oznaimo s K.

Stanje atoma z vrzeljo na nivoju z glavnim kvantnim tevilom n = 2 oznaimo z L. Podrobneje oznaimo stanje atoma z LI, e je vrzel na nivoju 2s, z LII in z LIII, e je vrzel na nivoju 2p.

Stanje atoma z vrzeljo na nivoju z glavnim kvantnim tevilom n=3oznaimo z M in dalje po abecedi.

Atom v stanju K ima vejo energijo kot atom v stanju L. Spektralno rto, ki nastane pri prehodu iz stanja K v stanje L,

imenujemo K.

Pri prehodu iz stanja K v stanje M ali iz stanja K v stanje N, ki so zelo blizu stanjem M, nastane spektralna rta K.

Pri prehodu iz stanja L v stanje M nastaneta spektralni rti L in L.

Oznake v rentgenski spektroskopiji

0,03745p3/2OIII

0,04525p1/2OII

0,07625sOI

0,0313284f7/2NVII

0,03464f5/2NVI

0,24464d5/2NV

0,25644d3/2NIV

K2 23,1730,047K2 19,9640,036K2 69,1020,42344p3/2NIII

K2 23,1690,051K2 19,9620,038K2 69,0350,49024p1/2NII

0,0810,0630,59424sNI

0,3070,2281,8091863d5/2MV

0,3120,2311,94943d3/2MIV

K1 22,7230,497K1 19,6060,394K1 67,2442,28143p3/2MIII

K3 22,6990,521K3 19,5880,412K3 66,9502,57523p1/2MII

0,6280,5062,82023sMI

K1 20,2163,004K1 17,4802,520K1 59,31810,207842p3/2LIII

K2 20,074 3,146K2 17,375 2,625K2 57,981 11,54422p1/2LII

3,4122,86612,10022sLI

23,22020,00069,525221sK

45Rhrodij 42Mo molibden74W volframkeV

KKK

L LL

K

M

N

ener

gija

fot

onov

(ke

V)

19,923,269,1K2KNIII

19,923,269,0K2KNII

19,622,767,2K1KMIII

19,622,766,9K3KMII

17,520,259,3K1KLIII

17,4 20,1 58,0 K2KLII

energija (keV)42Mo 45Rh74W

anodaoznakaprehoda

konnostanje

zaetnostanje

0 10 20 30 40 50 60 70 80

100

80

60

40

20

LL L

K1

K2

K2

K1

(keV)

Karakteristien spekter

rentgenske svetlobe

V rentgenskem spektru kateregakoli elementa so najizraziteje rte K in od njih je najizraziteja rta K. Ta rta ustreza prehodu z nivoja z n= 2 na nivo z n=1, torej prvi rti Lymanove serije v vodikovem spektru z valovno dolino 121,6 nm.

Efektivni naboj jedra za elektron na enem od obeh nivojev 1s je (Z-1)e, ker mu drugi elektron zastira naboj golega jedra Ze.

Pri priblinem raunu upotevamo kot efektivni naboj jedra pri prehodu z nivojev z n=2 na nivo z n=1 kar (Z-1)e. Priblino valovno dolino rte K dobimo potem iz enabe

1/K = (Z-1)2/0 (0 =121,6 nm) Priblini enaba nosi ime po anglekem fiziku Henry Moselyju

K = 0 / (Z-1)2 (0 =121,6 nm)

Enaba da za valovno enabo rte K bakra (Cu) z vrstnim

tevilom Z= 29, K 121,6 nm /282 = 0.155 nm, kar se zadovoljivo ujema z izmerjeno valovno dolino 0.154 nm.

Spekter rentgenske svetlobe Zvezni oziroma zavorni del

spektra rentgenske svetlobe pri dveh napetostih na rentgenski cevi U1 in U2 pri emer je U2> U1. (brez filtracije)

2

1

KK

(b)

energija fotonov (keV)

2

1

energija fotonov (keV)

Zvezni oziroma zavorni in karakteristini del spektra rentgenske svetlobe pri dveh napetostih na rentgenski cevi U1in U2 pri emer je U2> U1. V prvem primeru je napetost prenizka za karakteristini del spektra. (brez filtracije)

dj/ddj/d

Interakcije fotonov rentgenske svetlobe s snovjo

Rayleighovo ali elastino sipanje

Comptonovo ali neelastino sipanje

Fotoefekt

Nastanek parov

Rayleighovo ali elastino sipanje

Shematska predstavitev Rayleighovega sipanja z vpadnim fotonom valovne doline , ki interagira z elektroni atoma in nastanek sipanega fotona z enako valovno dolino, ki je le malo odklonjen od smeri vpadnega fotona.

proton

nevtron

elektron

Comptonovo ali neelastino sipanje

Shematski prikaz Comptonovega sipanja, pri emer se energija vpadnega fotona porazdeli med izbiti valenni elektron in novonastali Comptonovfoton, ki ima spremenjeno smer razirjanja in vejo valovno dolino.

1

< 1

elektron

Fotoefekt

Foton izbije elektron na nivoju lupine K, pri tem ima izbiti elektron kinetino energijo, ki je enaka razliki energije vpadnega fotona in vezavne energije elektrona na nivoju te lupine. Pri fotoefektu vso energijo vpadnega fotona prevzame elektron.

proton

nevtron

elektron

elektron

(a)

Nastanek parov

Shematska predstavitev pojava nastanka para, pri katerem se energija fotona v bliini jedra pretvori v par elektron- pozitron.

elektron

pozitron

N N e d= 0

d: debelina absorberja: atenuacijski koeficient

HVL: razpolovna debelina (half value layer)TVL: debelina, ki prepusti 10 % vpadnih fotonov (tenth value layer-desetdebelina)

Atenuacija-oslabitev toka fotonov

tevilo fotonov

debelina

= f + c + np + elf -fotoefekt

c -Comptonovo sipanjenp - nastanek parov el - elastino sipanje

Gostota enobarvnega (ista frekvenca oziroma valovna dolina) rentgenskega toka pojema eksponentno z debelino plasti.

j = j0 e-x = j0 e- ( /) x

pri tem je atenuacijski koeficient in

/ masni atenuacijski koeficient

Obiajno za rentgensko svetlobo navedemo masni atenuacijskikoeficient /, ki se od snovi do snovi e manj spreminja kot atenuacijski koeficient.

Atenuacijski koeficient tem veji im veja je gostota elektronov

in im veja je valovna dolina.

Merjenja kaejo, da je absorpcijski koeficient v grobem

sorazmeren priblino s kubom valovne doline in s etrto potenco

vrstnega tevila. 3Z4

Odvisnost masnega atenuacijskega(oslabitvenega) koeficienta od energije fotonov

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

coherent

Compton

photoelectric

pairproduction

sum

elastino sipanje

comptonov p.

fotoefekt

nastanek parov

vsota

energija (keV)

mas

ni a

tenu

acij

skik

oefi

cien

t (

/)

Prevladujoi procesi interakcij fotonov v razlinih snoveh (razlina vrstna tevila) v odvisnosti od energije

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100

Photon energy (MeV)

Photoelectric effect

Compton process

Pair production

vrst

no

tevi

lo (

Z)

energija fotonov(MeV)

fotoefekt

Comptonov

pojav

nastanek

parov

za E>1.02 MeVlogEZ2/ANastanek parov

E-1/2

Z/A

Comptonovpojav

E-3

Z4/AFotoefekt

odvisnost od energije fotonov

odvisnost od vrstnega tevila (Z) in masnega tevila (A)

tip interakcije

Odvisnost interakcij fotonov glede na razlina vrstna in masna tevila in energijo fotonov

Filtriranje rentgenske svetlobe

Snop rentgenskega spektra gre, preden pade na objekt e skozi stekleno ohije in skozi dodatne filtre. Ti so navadno iz bakra in ali aluminija.

S filtracijo se znebimo nizko energijskih fotonov, ki jih drugae zaustavijo e zgornje plasti tkiva in ne doseejo filma.Tako prispevajo k prejeti dozi ne pa tudi k izboljanju slike.

Spekter sevanja, ki ga prepusti filter, vsebuje relativno ve visoko energijskih fotonov.

Z dodajanjem filtrov postaja spekter vse oji in tri.

Z dodajanjem filtrov se zmanjuje tudi jakost snopa in zato je potrebno ustrezno podaljevati trajanje ekspozicije.

Pri nekaterih rentgenskih aparatih lahko filtre menjamo in tako lahko poiemo idealno filtracijo za izbrano preiskavo.

Spektri rentgenske svetlobe pri razlinih napetostih in anodi iz W

energija fotonov (keV) energija fotonov (keV)

napetost 50kVfiltracija 2,5 mm Al

napetost 40kVfiltracija 2,5 mm Al

dj/dE dj/dE

energija fotonov (keV) energija fotonov (keV)

napetost 60kVfiltracija 2,5 mm Al

napetost 70kVfiltracija 2,5 mm Al

dj/dE dj/dE

energija fotonov (keV) energija fotonov (keV)

napetost 80kVfiltracija 2,5 mm Al

napetost 90kVfiltracija 2,5 mm Al

dj/dE dj/dE

energija fotonov (keV) energija fotonov (keV)

napetost 100kVfiltracija 2,5 mm Al

napetost 110kVfiltracija 2,5 mm Al

dj/dEdj/dE

energija fotonov (keV) energija fotonov (keV)

napetost 125kVfiltracija 2,5 mm Al

napetost 150kVfiltracija 2,5 mm Al

dj/dE dj/dE

energija fotonov rentgenske svetlobe (keV)

dj/dE

K

K

spremembe v celicah -posledica ionizirajoega sevanja

spolne celice

akutni-zgodnji uinki

genetske spremembe

maligne tvorbe

pozni uinki

deterministini uinki stohastini uinki

vpliv naobsevano

osebodedni uinki

Uinki ionizirajoih sevanj

somatske celice

citozintimin

adeningvanin

baze deoksiribonukleinske kisline

dvojna vijanica

Mehanizem biolokih uinkov

ionizorajoesevanje ogroa ivo snov, e spreminja molekule, ki so bistvene za ivljenje celice: osrednji poloaj ima DNK

translokacijadicentrinikromosom

acentrinikromosom

inverzija

centromera

acentrinikromosom

kronikromosom

Kromosomske nepravilnosti - aberacije

kromosomske aberacije

dicentrinikromosom

normalnikromosom

kronikromosom

Sevanje okvarja dedninoneposredno ali posredno prekotvorbe prostih kisikovih radikalov

Spremembe

popravljive

nepopravljive

smrt celice

preivetje celice

Uinki sevanj Deterministini uinki sevanja so klinino ugotovljive

okvare obsevanega organa, tkiva ali organizma zaradi pokodovanja celic. Za nastanek posameznega deterministinega uinka so dololjive vrednosti doz, pri katerih se deterministini uinek pojavi. Za te vrednosti doz pa velja, da je za doze, ki jih presegajo, deterministini uinek veji, e je vrednost doze veja.

Stohastini ali nakljuni uinki so statistino ugotovljive okvare zaradi spremenjenih lastnosti obsevanih celic, ki se lahko razmnoujejo. Stohastiniuinki, kot so nastanek malignih rakov ali dednih posledic v genih, niso odvisni od doze in zanje prag ne obstaja, vendar je njihov nastanek verjetneji pri viji dozi;

absorbirana doza

0.25 -1 Gypo

kodb

e

imajo prag: sledijo ele od neke mejne doze naprej

deterministini uinkivzrono nujne posledice sevanja, ki se pojavijo, kadar je prizadet zadosten odstotek celic kakega tkiva ali organa

stopnja pokodb je sorazmerna z izpostavljenostjo nad pragom

prag

efektivna dozaver

jetn

ostz

aob

olen

ja

1 mSv

0.005 %

nimajo praga: pojavijo se lahko e pri nizkih dozah

stopnja kode ni odvisna od ravni izpostavljenosti

verjetnost za kodo je sorazmerna z izpostavljenostjo

stohastini uinki

dmdV

Enota za absorbirano dozo je joulena kilogram (J/kg), imenovana gray(Gy)

Koliine in enote

Absorbirana doza je tako enaka celotni znotraj prostorninskega elementa podeljeni energiji, deljeni z maso te prostornine.

Harold Gray 1905-1965

dm

dD

=

Absorbirana doza (D) (absorbed dose) je osnovna dozimetrinakoliina definirana kot povpreni vrednosti energije (), ki jo ionizirajoe sevanje preda snovi v prostorninskem elementu (dV), katerega masa je (dm)

Ekvivalenta doza (H) (equivalent dose) je produkt

absorbirane doze z ustreznim utenim faktorjem vrste sevanja

DT, R je absorbirana doza zaradi sevanja vrste R, povpreena po tkivu ali organu T

wR je uteni faktor sevanja vrste R

Enota za ekvivalentno dozo je joule na kilogram(J/kg), imenovana sievert (Sv)

RT

R

RT DwH ,=

RTRRT DwH ,, =

Rolf Sievert (1896-1966)

Efektivna doza (E) (effective dose) je setevek produktov tkivnih ekvivalentnih doz in ustreznih tkivnih utenih faktorjev

HT je ekvivalentna doza v tkivu ali organu T

HTM je ekvivalentna doza v tkivu ali organu T mokega

HTF je ekvivalentna doza v tkivu ali organu T enske

wT je tkivni uteni faktor za tkivo ali organ T

Enota za efektivno dozo je joule na kilogram(J/kg), imenovana sievert (Sv)

T

T

THwE =

RT

R

R

T

T DwwE ,=

2

F

T

M

TT

HHH

+=

Rubrika ostalo opredeljuje trinajst organov ali tkiv in sicer :

nadledvino lezo, (nosno, ustno votlino, relo in grlo),

olnik, srce,

ledvici, bezgavke,

miice, ustno sluznico,

trebuno slinavko, (prostato/maternini vrat),

tanko revo, vranico in prieljc

1,00vsota

0,12ostalo

0,01slinavka

0,01mogani

0,01kostna povrhnjica

0,01koa

0,04itnica

0,04poiralnik

0,04jetra

0,04mehur

0,08spolne leze

0,12dojke

0,12elodec

0,12pljua

0,12debelo revo

0,12kostni mozeg

uteni faktor

tkiva ali organa tkivo ali organ

= 1313

1T

M

T

M

ost HH =13

13

1T

F

T

F

ost HH

Zunanja in notranja obsevanost -izpostavljenost

zunanja obsevanost

(external exposure)

itnica

kosti

GI sistem

pljua

notranja obsevanost

(internal exposure)

vnos radioaktivne snovi v telo in zunanja izpostavljenost

fantom enskega telesaabsorbirana doza DT

F

fantom mokega telesaabsorbirana doza DT

M

ekvivalentna doza HTM

ekvivalentna doza HTF

ekvivalentna doza HTpovpreje po obeh spolih

efektivna doza E

referenni lovek

wT

wRreferenni

enska

referenni moki

29%

71%

naravno ozadjeumetni viri

3%7%

90%

diagnostina radiologijanuklearna medicinaostalo

Ocenjena porazdelitev izpostavljenosti posameznika

ionizirajoim sevanjem

2.6 mSv

kozmino 0,4 mSvzunanje 0,6 mSvnotranje 0,3 mSvradon 1,3 mSv

1.0 mSv

zdravstvo1.0 mSv

Ocena povprene izpostavljenosti za prebivalstvo