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Grundlagen

Strahlenphysik

Strahlung

Grundeigenschaften

• Strahlenqualität: Photonenstrahlung • Korpuskularstrahlung
• Fähigkeit zur Ionisation: ionisierende Strahlung (direkt ionsierend • indirekt ionisierend) • nicht ionisierende Strahlung

Wechselwirkungen mit Materie

	Photonenstrahlung	Korpuskularstrahlung
Grundeigenschaften	keine Masse • elektrisch neutral	Masse • meist elektrisch geladen
Verhalten bei Durchtritt durch Materie	Schwächung* • Absorption Anregung • Photo-Effekt • Compton-Effekt • Paarbildung und Paarvernichtung • Rayleigh-Streuung exponentielles Schwächungsgesetz • Absorptionskoeffizient	Bremsvermögen • Bragg-Kurve Stoßbremsung* (Atomhülle) • Strahlungsbremsung (Atomkern)
Ionisation	locker ionisierend: geringer LET indirekt ionisierend: Sekundärelektron ab Mindestenergie	dicht ionisierend: hoher LET direkt ionsierend

Radioaktivität

Grundkräfte der Physik: Gravitation • elektromagnetische Kraft • starke Wechselwirkung • schwache Wechselwirkung

Kernzerfall:

• Zerfallsarten: Alphastrahlung (2 Neutronen und 2 Protonen) • Betastrahlung (Beta-Minus-Zerfall • Beta-Plus-Zerfall) • Gammastrahlung • andere
• Zerfallsreihe: Zerfallskanal
• zeitlicher Verlauf des Kernzerfalls: Zerfallsgesetz • Halbwertszeit • Aktivität (Zerfallsrate) (Bc)

Anwendungen

Röntgenröhre

Bestandteile: Kathode (mit Heizspannung*) • Anode (mit Beschleunigungsspannung)

Vorgänge:

1. Glühemission von Elektronen aus der Kathode
2. Beschleunigung der Elektronen zur Anode
3. Wechselwirkung mit Anodenmaterial, dadurch Erzeugung von Röntgenstrahlung

Röntgenstrahlung

Strahlenart: Gammastrahlung (im weiteren Sinn)

Spektrum: Bremsstrahlung (Strahlungsbremsung • • kontinuierlich) • charakteristische Strahlung (Stoßbremsung* • • diskret)

Variation des Spektrums:

• Anzahl der Elektronen (Stärke des Kathodenstroms • Dauer des Kathodenstroms)
• Beschleunigungsspannung
• Filterung

Streustrahlenraster

Strahlenbiologie

biologische Strahlenschäden: somatisch • teratogen • genetisch

• auf molekularer Ebene: Bildung von Radikalen • Veränderungen der DNA (Mutation • Inversion • etc.) • • DNA-Reparatur
• auf subzellulärer Ebene: Onkogen-Aktivierung • Tumorsuppressorgen-Inaktivierung
• auf zellulärer Ebene: deterministische Strahlenschäden (Zelltod • Seneszenz • • Schwellendosis) • stochastische Strahlenschäden (Mutagenese: Karzinogenese • Erbkrankheit)
• auf Organebene:
  • akut (Strahlenkrankheit): dermale Symptome • Myelosuppression (Agranulozytose) • gastrointestinale Symptome • neurologische Symptome
  • chronisch: Schilddrüsenkrebs • Katarakt • Sterilität
• Teratogenität

Strahlendosis und Strahlenschutz

Begriffe:

• Ionendosis
• Energiedosis (Gy) (Ableitung nach der Zeit: Energiedosisleistung)
• Äquivalentdosis (Sv): Qualitätsfaktor (abhängig von RBW)
  • Organdosis: Strahlungswichtungsfaktor
  • effektive Dosis (Summe der gewichteten Organdosen): Gewebewichtungsfaktor
• Dosisflächenprodukt
• Dosisleistung: Dosis pro Zeit

Dosimeter