Bestralingstherapieen gaan uit van:
- de hoeveelheid energie die weefsel opneemt (en daardoor meestal ziek weefsel eerder "stuk" gaat en niet meer voortwoekert)
- de bron die de straling levert

De radioactieve bron heeft een sterkte (activiteit) waarbij een aantal kernen per seconde vervallen. Elk verval levert een beta- of alfadeeltje en gammastraling. Per verval is dan de energie die daarbij vrijkomt gegeven. UIt de sterkte (aantal vervallen/seconde) kun je dan de totale energie berekenen.
Niet alle deeltjes worden even effectief geabsorbeerd door weefsel. Daarom is er een "dosis" D afgesproken: energie opname/kilogram massa (Gray = J/kg). De effectiviteit van alfadeeltjes is ongeveer 4x hoger dan voor een zelfde aantal en zelfde energie als beta-deeltjes. Daarom heeft men ook een effectieve dosis afgesproken: H = Q.D met Q=1 (beta) of Q=20 (alfa). De eenheid voor H is sievert (Sv) maar heeft ook dimensie J/kg.

Als je juist lichaamsdelen wilt beschermen tegen straling (en het vooral alleen op de "zieke plek" wil laten aankomen) dan dek je de rest van het lichaam af met materiaal dat straling absorbeert voordat het bij het lichaam komt. Elk materiaal absorbeert, maar niet alle materialen even goed. Vandaar dat men een halfwaarde dikte heeft afgesproken.
Bij die dikte zal bij een sterkte of activiteit A (Bq=kernvervallen/seconde) de vrijkomende gammastraling in sterkte gehalveerd zijn.
Bijv. als de activiteit 1000 Bq is (1000 verval/s) dan komen er 1000 gamma-stralingsdeeltjes vrij bij verval. Als de halfwaardedikte van een materiaal 5 cm is dan zal achter 5 cm van het materiaal nog maar 1/2 x 1000 = 500 gammadeeltjes over zijn.

Halfwaarde dikte geldt niet voor alfa- of betadeeltjes. Dit zijn "echte" deeltjes (gammastraling is een e.m. golf en niet een deeltje) en die worden vaak al compleet gestopt in materie doordat ze energie verliezen door de materie te ioniseren. Alfa doet dit heel sterk en wordt al door een velletje papier tegengehouden, beta heeft een paar cm nodig bij de meeste materialen.
Gamma wordt theoretisch nooit tegengehouden. Want (1/2)^n nadert wel 0 maar wordt nooit nul.

Bedankt meneer de kerk! ik snap het nu wat beter. Maar dan vraag ik me nogsteeds af hoe de N in opdracht c wordt berekend. Bedoelt u hiermee met de zin

'Elk verval levert een beta- of alfadeeltje en gammastraling. Per verval is dan de energie die daarbij vrijkomt gegeven. UIt de sterkte (aantal vervallen/seconde) kun je dan de totale energie berekenen.''

Zo niet, hoe moet je dan de energie berekenen bij een verval?

Bij een bepaalde behandeling moet een stukje weefsel van 4,0 gram een stralingsdosis van 2 Gy ontvangen. De behandeling duurt 3,5 uur. De gemiddelde energie van de hierbij uitgezonden β-deeltjes is 9,6.10^-14J. Neem aan dat alle uitgezonden straling door het stukje weefsel wordt opgenomen.

c) Bereken de gemiddelde activiteit die het ingebrachte iridium moet hebben.

We hebben het hier over opgenomen energie - vooral door alfa- en betadeeltjes veroorzaakt, veel minder door gamma die zich niet altijd laat vangen (halfwaarde dikte).

2 Gy = 2 J/kg
Dus hoeveel J moet 4 g dan ontvangen?
De behandeling duurt 3,5 uur = 210 minuten = 12600 seconden.
Als de totale dosis in J bekend is (ontvangen in 3,5 uur), wat is dan de stralingsenergie die elke seconde ontvangen wordt?
Als 1 beta-deeltje 9,6.10^-14J geeft, hoeveel beta-deeltjes zijn dan nodig om de energie in 1 seconde te geven?
Als per verval 1 beta-deeltje vrijkomt, hoeveel kernen vervallen dan elke seconde?  Dat is de activiteit van het radioactieve preparaat.

 Dankjewel! ik snap hem bijna, ik heb alleen nog een vraagje.
En dat is hoe ik de waarde van de t moet bepalen, want ik had 3,5 omgerekend naar minuten. Maar dit is fout. De bepaling van t bij radioactiviteit vind ik soms nog verwarrend.

Er is niet zoveel verwarrends aan. In principe gaat alles in eenheden per seconde. Activiteit (eenheid becquerel) is aantal/seconde.

Je mag alleen minuten of uren of zelfs jaren gebruiken in formules waar een verhouding wordt gevraagd. Als dan teller en noemer in dezelfde eenheden zijn dan is de breuk dimensieloos.
Bijv. bij halfwaardetijd van 6 jaar zal na een periode van 2 jaar nog maar een fractie  (1/2)^2/6 over zijn van het oorspronkelijke aantal radioactieve kernen. 2 jaar/6 jaar = 1/3 .  Dat is het ook als je 2 jaar en 6 jaar uitdrukt in dagen of seconden.
Bij activiteit berekenen (in Bq, dus in aantal/seconde) in deze opgave moet je dus alles naar seconden terugrekenen.

Hey Theo, in de binas staat dat effectieve dosis is Heff=som(worg*H) voor hele lichaam (ook SV)

Kunt u uitleggen hoe dat zit?

mvg Manon

 

Dag Manon,

De grootheid H = Q*D (Sv), met Q de kwaliteitsfactor (de huidige stralingsweegfactor), is een verouderde grootheid en werd het dosisequivalent genoemd en staat helaas nog steeds in BINAS. Deze is sinds 1994 vervangen door de grootheid effectieve dosis E. 

De effectieve dosis E is gedefinieerd als E = ∑ w_T*H_T (Sv), met w_T de weefselweegfactor en H_T de equivalente dosis (Sv) (het subscript T staat voor tissue); de weefselweegfactor verdisconteerd de stralingsgevoeligheid van een orgaan/weefsel. De effectieve dosis is dus de som van de equivalente doses ontvangen door de verschillende weefsels (organen).

De equivalente dosis H_T is gedefinieerd als H_T = w_R*D (Sv), met w_R de stralingsweegfactor (het subscript R staat voor radiation) en D de geabsorbeerde dosis (Gy); de stralingsweegfactor verdisconteerd de biologische werking van de betreffende stralingssoort.

Het dosisequivalent H is gelijk aan de huidige effectieve dosis E. Het gebruik van het dosisequivalent kan echter verwarring opleveren met de equivalente dosis aangezien beide met een H aangeduid worden en het dus niet altijd duidelijk is of het over een totale lichaamsdosis gaat of over een orgaandosis; deze verwarring voorkom je door het gebruik van E voor de effectieve dosis (totale lichaam) en H voor de equivalente dosis (orgaan/weefsel).

De dosiseenheid Sv voor stralingsblootstelling is geïntroduceert om aan te geven dat de betreffende grootheid de biologische effecten van straling verdisconteert.  

mvg Leon

Dag Leon,
Dank voor de reactie.
Enkele punten zijn anders dan wat ik opmaak uit ICRP Publication 60 (adopted 1990).

Je schrijft: 'het dosisequivalent [...] is sinds 1994 vervangen door de grootheid effectieve dosis E.'
Of is het oude dosisequivalent $H=Q\cdot D$ vervangen door de 'equivalente dosis' $H_\text{T}=w_\text{R}\cdot D$, zoals ik opmaak uit Section 2.2.1 en 2.2.2 van ICRP 60?
Immers, ICRP zegt 'In the past, this weighting factor has been applied to the absorbed dose at a point and called the quality factor, Q' zodat de oude $H$ niet het hele lichaam betrof.

Je schrijft: 'Het dosisequivalent H is gelijk aan de huidige effectieve dosis E.'
Of is het oude dosisequivalent $H$ gelijk aan de huidige equivalente dosis $H_\text{T}$?
ICRP zegt in (31): 'It is also appropriate to add values of dose equivalent to equivalent dose
and values of effective dose equivalent to effective dose without any adjustments.'

Omdat dit niet meer past bij de oorspronkelijke vraag van Merel (2017), maak ik een nieuwe draad 'Grootheden bij stralingsbescherming'.
Groet, Jaap