Betastrahlung, Neutronen und Protonen

Korpuskuläre Strahlung entsteht durch den Kernzerfall und wirkt durch den Stoßprozess, bei dem Energie abgegeben wird.

Betastrahlung besteht aus beschleunigten Elektronen und kann mit den Hüllenelektronen der getroffenen Atome in Wechselwirkung treten. Die Eindringtiefe ist von der Energie der Betastrahlung und der Masse des bestrahlten Materials abhängig.

Betastrahlung kann darüber hinaus zu Bremsstrahlung führen. Dabei verhält es sich dann ähnlich, wie bei der Entstehung der Röntgenstrahlung in der Röntgenröhre: Das Elektron wird in der Nähe eines schweren Kerns abgebremst. Die dabei freiwerdende Energie wird als Bremsstrahlung freigesetzt. Deshalb sollten zur Abschirmung von Betastrahlung zunächst leichte Materialien, z.B. Aluminium, verwendet werden. Dahinter erst käme Blei zum Einsatz; dann nicht mehr zur Absorption der Betastrahlung, sondern zur Absorption der im ersten Abschirmmaterial entstehenden Bremsstrahlung. Betastrahlung wird in Diagnostik (PET) und Therapie (Radiojodtherapie) eingesetzt.

Neutronen sind nicht geladen und führen daher lediglich zur indirekten Ionisation. Durch die Kollision mit leichten Kernen werden Protonen freigesetzt die ihrerseits eine starke Potenz zur Ionisation haben. Neutronen zu erzeugen, erfordert einen enormen Aufwand. Deshalb werden sie zur Bestrahlung bisher lediglich im Rahmen der Forschung verwendet.

Auch der Einsatz von Protonen erfordert einen großen Einsatz. Allerdings sind Protonen aufgrund der guten Steuerbarkeit (räumliche Begrenzung) ausgesprochen interessant – gerade für kritisch sitzende Tumoren, wie solche an der Schädelbasis.

Absorption und Streuung

Absorption und Streuung sind zwei wesentliche Aspekte der Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie.

 

Kein Röntgenbild ohne Absoprtion. Nur das Nebeneinander von Absorption und Nicht-Absortion und deren ortsabhängig unterschiedlichen Ausprägungen führen zum Röntgenbild. Nur wo Licht ist und Licht absorbiert wird, ist auch Schatten.

Es kommt bei der Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Energien im diagnostischen Bereich jedoch nicht nur zur Absorption, sondern auch zur Streuung. Dabie handelt es sich um einen Teilansorption der Röntgenenrgie. Nicht absorbierte Energie wird als Photon geringerer Energie ungerichtet gestreut. Die Streuung bewirkt in der Folge eine zufällige Verteilung von Belichtungspunkten am Detektor und somit eine Erhöhung des Bildrauschens.

Absorption als Grundlage für den Bildkontrast und Streuung als eine Ursache für eine Verschlechterung der Bildqualität treten also nebeneinander auf und sind gemeinsam für die Röntgenschwächung verantwortlich.

Abhängig sind das Ausmass der Absoprtion und der Streeung – und somit die Röntgenschwächung – von der Qualität der Strahlung (Härte), von der Beschaffenheit des Objekts (Ordnungszahl und Dichte) und der Dicke des Objekts.

Terrestrische Strahlung

Der Mensch steht auf Material des Urknalls – und das strahlt noch heute.

Die Erde wurde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren gebildet. Das Material, dass sich damals zusammenballte, stammt aus dem protoplanetarischen Nebel und beinhaltet diverse Radionuklide, die auch heute noch zerfallen und strahlen und so zur terrestrischen Strahlung führen.

 

StrahlenschutzKOMPAKT – Strahlung durch Radon

Wir möchten Sie auf ein interessantes Informationsangebot des Fachverband Strahlenschutz e.V. aufmerksam machen. StrahlenschutzKOMPAKT bietet interessante Themen, objektiv und kompakt in einem DinA4 Blatt dargestellt.

Radon ist ein natürlich vorkommendes radioaktives Gas. Es entweicht aus Gesteinen und anderen geologischen Strukturen und auch aus bestimmten Baustoffen. Über die Atemluft gelangen Radon und seine radioaktiven Zerfallsprodukte in die Lunge. Dort kann durch den radioaktiven Zerfall dieser Stoffe eine nicht unerhebliche Strahlendosis verursacht werden.

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StrahlenschutzKOMPAKT – medizinische Strahlenexposition

Wir möchten Sie auf ein interessantes Informationsangebot des Fachverband Strahlenschutz e.V. aufmerksam machen. StrahlenschutzKOMPAKT bietet interessante Themen, objektiv und kompakt in einem DinA4 Blatt dargestellt. Hier zum Thema medizinische Strahlenexposition

In der Medizin wird mit Hilfe von Strahlung Diagnostik betrieben und werden Therapien durchgeführt. Mit etwa 135 Millionen Untersuchungen pro Jahr in Deutschland und etwa 13 Millionen in der Schweiz (in beiden Ländern im Mittel 1,6 Untersuchungen pro Einwohner) trägt die Röntgendiagnostik den mit Abstand größten Anteil zur zivilisatorischen Strahlenexposition bei.

Link zum StrahlenschutzKOMPAKT – medizinische Strahlenexposition

Strahlenexposition

Strahlung, auch ionisierende Strahlung, ist ein fester Bestandteil der Welt. Dadurch ist jeder Mensch Strahlung ausgesetzt.

Unter Strahlung werden unterschiedliche Formen von Energie, sowohl Teilchenstrahlung, als auch elektromagnetische Strahlung verstanden. Ist die Strahlung in der Lage, mindestens 10 eV auf ein Elektron eines Atoms zu übertragen, so handelt es sich um ionisierende Strahlung, also Strahlung, die zur Ionisation von Materie führen kann.

Auch biologische Strukturen können ionisiert werden. Ob eine Ionisation negative Auswirkungen auf den Organismus hat, ist von vielen Faktoren abhängig; u. a. davon, ob der Schaden repariert werden kann.

Soll eine Strahlenexposition bewertet werden, geschieht dies, indem im Rahmen der Dosimetrie das strahlenbiologische Risiko abgeschätzt wird.

Radon

Es stammt aus dem Zerfall von Uran, ist allgegenwärtig und Ursache für einen Großteil der natürlichen Strahlenexposition.

Radon ist ein radioaktives Edelgas, das durch den Zerfall von Uran 238 entsteht. Deshalb ist die lokale Radonkonzentration auch von der Bodenbeschaffenheit abhängig.

Als Gas steigt Radon aus dem Boden auf oder wird im Grundwasser gebunden und löst sich später wieder aus ihm.

Problematisch ist Radon, weil es unter Aussendung von Alphateilchen zu Polonium 218 zerfällt – welches seinerseits ebenfalls ein kurzlebiger Alphastrahler ist.

Gerda in Kombination mit Rauchen ist Radon eine wesentliche Ursache für Lungenkrebs.

 

Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition im Überblick

Rund 2 mSv betragen sowohl die natürliche, als auch die zivilisatorische Strahlenexposition.

Unsere Strahlenexposition wird nur zu etwa der Hälfte von der Natur bestimmt. Die andere Hälfte stammt aus zivilisatorischen bzw. künstlichen Strahlenquellen und wird dominiert von der Medizin.

In Zahlen: Die natürliche Strahlenexposition liegt im Mittel bei 2,1 mSv, die zivilisatorische bei 1,9 mSv. Die mittlere jährliche effektive Dosis in der Summe also bei 4 mSv.

 

Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition

Ursächlich für die Strahlenexposition des Menschen sind natürliche und künstliche Quellen.

Strahlung ist überall zu finden. Natürliche Radionuklide geben Teilchen- und Gammastrahlung ab und überall in unserem Umfeld findet sich elektromagnetische Strahlung. Zu ihr gehören bspw. das Erdmagnetfeld, Radio- und Mikrowellen, das sichtbare Licht, UV-Strahlung und auch Röntgenstrahlung. Doch nicht jede Strahlenart ist für den Menschen gleich gefährlich.

Im Rahmen des Strahlenschutzes von besonderer Bedeutung sind jene Strahlenarten, die biologische Strukturen schädigen können. Dazu gehören Laserstrahlen, UV-Strahlen, vor allem aber auch Teilchenstrahlung, Röntgen- und Gammastrahlung.

 

Kosmische Strahlung

Es ist Strahlung unterschiedlichen Urspungs, die uns aus dem Kosmos erreicht.

Die Höhen- oder kosmische Strahlung kann unterteilt werden in die extragalaktische, die galaktische und die Solar- oder Sonnenstrahlung. Es ist hochenergetische Strahlung, die auf die Erde trifft.

Doch hat die Erde ein komplexes Schutzsystem. Dieses erst ermöglicht das Leben auf der Erde.