background image

Podstawowe wiadomości o 
promieniowaniu jonizującym i 
zasadach ochrony radiologicznej

„

podpisanie listy na tym wykładzie,

„

kartkówka na I zajęciach (obowiązuje 

materiał z instrukcji),

„

Instrukcja i inne szczegóły na stronie www

laboratorium labfiz1p.if.pw.edu.pl

background image

Promieniowanie

 

jonizujące

Promieniowanie

 

jonizujące

Strumień

 

cząstek lub wiązka fal elektromagnetycznych 

wywołujące

 

jonizację

 

ośrodka

 

materialnego, tj. oderwanie

przynajmniej

 

jednego

 

elektronu

 

od

 

atomu lub

 

cząsteczki.

Dla

 

organizmów

 

żywych

 

te

 

jony

 

mogą

 

być

 

szkodliwe, gdyż

 

prowadzi

 

to do 

zakłócenia

 

przemian

 

biochemicznych

 

warunkujących

 

prawidłowe

 

funkcjonowanie

 

organizmu

 

i do zmian

 

strukturalnych

 

komórek.

Promieniowanie

 

jonizujące

 

powoduje

 

radiolizę

 

wody, czyli

 

jej

 

rozkład

 

na

 

jony

 

pod wpływem

 

promieniowania. W wyniku

 

tego

 

procesu

 

powstają

 

wolne

 

rodniki, które

 

mogą

 

reagować

 

ze

 

związkami

 

wchodzącymi

 

w skład

 

komórki, 

powodując zakłócenia

 

w jej

 

funkcjonowaniu. 

background image

Rodzaje promieniowania jonizującego

Źródłem promieniowania jonizującego mogą

 

być

 

przemiany 

promieniotwórcze (rozpad jąder atomowych lub reakcje jądrowe)

promieniowanie 

α

„

Cząstki α są jądrami helu, jest to zatem promieniowanie 

korpuskularne,

„

Poruszają się z dużymi prędkościami (ok. 10

7

m/s), niosą dużą

energię (kilka MeV), są naładowane dodatnio i dlatego łatwo 

oddziałują z materią,

„

Ulegają odchyleniu w polu elektrycznym i magnetycznym,

„

Silne oddziaływanie z materią sprawia, że promieniowanie α jest 

mało przenikliwe - w powietrzu jego zasięg wynosi zaledwie kilka 

centymetrów.

4

4

2

2

A

A

Z

Z

X

Y

He

+

background image

Promieniowanie 

β

promieniowanie 

β

„

promieniowanie β to strumienie elektronów (

β

-

) lub pozytonów (

β

+

). 

Jest to promieniowanie korpuskularne,

„

Elektrony powstają np. w wyniku przemiany neutronu w proton:

„

pozytony (antyelektrony) powstają np. w wyniku przemiany protonu w 

neutron:

„

cząstki β posiadają duże prędkości (ok.. 3x10

7

m/s), ze względu na mniejszą

masę mają mniejszą energię kinetyczną i trochę słabiej od promieniowania α

oddziałują z materią. 

„

Ulegają odchyleniu w polu elektrycznym i magnetycznym.

„

Promieniowanie β jest bardziej przenikliwe niż α (zasięg w powietrzu wynosi 

kilka metrów).

1

A

A

Z

Z

X

Y

e

+

+

1

1

0

1

e

n

p

e

ν

+

+

1

A

A

Z

Z

X

Y

e

+

+

1

1

1

0

e

p

n e

ν

+

+

+

background image

Promieniowanie 

γ

promieniowanie 

γ

„

Promieniowanie γ jest falą elektromagnetyczną. W 

większości przypadków promieniowanie γ towarzyszy 

promieniowaniu α lub β. 

„

Po emisji cząstek α lub β jądra zostają w stanie wzbudzonym 

i nadwyżka energii wypromieniowywana jest z jądra w 

postaci promieniowania elektromagnetycznego.

„

Promieniowanie γ nie posiada ładunku, nie jest więc 

odchylane przez pole elektryczne lub magnetyczne. Słabiej 

niż α lub β oddziałuje z materią i dlatego jego zasięg jest 

duży.

background image

Podstawowe pojęcia dotyczące 
preparatów promieniotwórczych

„

Aktywność preparatu:

liczba rozpadów 

promieniotwórczych w danym preparacie na sekundę.

jednostki: 

1 kiur 

1 Ci= 3,7·10

10

 

rozp/s

1 bequerel

 

1 Bq = 1 rozp/s

Prawo rozpadu:

 

A(t)=A

0

 

e

-

λt

‰

stała rozpadu:

λ

‰

czas połowicznego rozpadu T

½

=ln2/

λ

background image

Podstawowe pojęcia dotyczące 
preparatów promieniotwórczych

„

Dawka ekspozycyjna D

„

Dawka pochłonięta D

p

„

Równoważnik dawki H

background image

Dawka ekspozycyjna D

„

Dawka ekspozycyjna 

D

– jest miarą jonizacji, jaka zachodzi 

w powietrzu pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego 

(rentgenowskiego lub γ). 

Jeżeli pod wpływem promieniowania X lub γ

 

w elemencie objętości 

powietrza o masie dpowstał ładunek djonów jednego znaku, to 

dawką

 

ekspozycyjną

 

X nazywamy stosunek:

= dQ/dm

gdzie –

 

djest bezwzględną

 

wartością

 

sumy ładunków jonów 

jednego znaku wytworzonych w warunkach równowagi 

elektronowej, tzn. gdy wszystkie jony dodatnie i elektrony 

wytworzone w elemencie objętości o masie dw nim pozostają.

Jednostki:  

1 C/kg

1 rentgen 

1 R = 2,58·10

-4

 

C/kg

background image

Dawka pochłonięta D

p

„

Dawka pochłonięta 

D

p

– jest  miarą pochłaniania 

promieniowania przez różne materiały. 
Jest  ona zdefiniowana  jako energia, jaką

 

traci 

promieniowanie (a pochłania ośrodek, przez który 

promieniowanie przechodzi), przypadająca na jednostkę

 

masy tego ośrodka.

D

= dE/dm

gdzie: d- jest średnią

 

energią

 

promieniowania 

jonizującego przekazaną

 

materii o masie dm.

„

Jednostki: grej (Gy) 

1 Gy = 1 J/kg

rad (rd)

 

1 rd

 

= 0,01 Gy

 

(dawniej używana)

background image

Równoważnik dawki H

„

Równoważnik dawki jest to dawka pochłonięta w danej tkance 

lub narządzie z uwzględnieniem skutków biologicznych 

wywołanych przez różne rodzaje promieniowania. 

Równoważnik dawki można obliczyć

 

ze wzoru:

H = Q ·

 

D

p

gdzie: Q –

 

współczynnik jakości promieniowania,

D

p

 

 

dawka pochłonięta w tkance lub narządzie.

Jednostka: sievert

 

(1 Sv

 

= 1 J/kg)

Promieniowanie

Wartość

 

Q

X, γ

 

i β

 

o energii powyżej 

30 keV

β

 

– trytu

neutrony
neutrony termiczne
α

1

2

25

4,5

25

background image

Współczynnik jakości promieniowania

„

Szkodliwe następstwa promieniowania 

zależą także od tego, czy 

napromienieniu poddane zostało całe 

ciało, czy konkretne narządy.

„

Przy napromienieniu całego ciała lub 

kilku narządów posługujemy się

pojęciem 

efektywnego równoważnika 

dawki.

H

E

 

= Σ

 

w

T

 

H

gdzie: w

T

 

– współczynnik wagowy tkanki,

H –

 

średni równoważnik dawki w tkance 

lub narządzie.

„

Sumowanie przeprowadza się po 

rodzajach pochłoniętego promieniowania 

i po rodzajach napromienionych tkanek.

„

Współczynniki wagowe tkanki w

T

podane 

są w tabeli obok

.

Tkanka

Współczynnik w

T

Gonady

0,20

Szpik kostny

0,12

Jelito grube

0,12

Płuca 

0,12

Żołądek

0,12

Pęcherz 
moczowy

0,05

Gruczoły 
sutkowe

0,05

Wątroba

0,05

Przełyk

0,05

Tarczyca

0,05

Skóra

0,01

Całe ciało 

1,00

współczynniki wagowe

background image

Czynniki minimalizujące dawkę

 

pochłoniętą

„

duża odległość (dawka jest odwrotnie 

proporcjonalna do r

2

),

‰

stosowanie manipulatorów do obsługi preparatu

„

krótki czas (dawka jest proporcjonalna do t)

‰

wyjęcie preparatów z pojemników tylko na czas 

pomiaru

„

stosowanie osłon osłabiających promieniowanie

‰

dla promieniowania 

β osłony z substancji 

zawierających lekkie pierwiastki (np. Al)

‰

dla promieniowania 

γ osłony z pierwiastków 

ciężkich (np. ołów)

background image

Dawki dopuszczalne -

 

zasady

„

Ze względu na możliwość kontaktu z promieniowaniem 

wyróżnia się trzy kategorie osób:

‰

A – osoby bezpośrednio narażone na promieniowanie ze 

względu na wykonywany zawód (kontakt ze źródłami 

promieniowania)

‰

B – osoby pracujące w sąsiedztwie źródeł

promieniowania

‰

C – osoby przebywające w sąsiedztwie zakładów 

(budynków) stosujących źródła promieniowania.

„

W doniesieniu do tych grup ustalone są największe 

dopuszczalne dawki promieniowania jonizującego. 

background image

Dopuszczalne dawki -

 

wartości

Kategoria

Dopuszczalna dawka 

(w mSv)

120 

15 

Wartości dawek także 
w instrukcji

background image

Postępowanie w nagłych przypadkach

„

natychmiastowe powiadomienie obsługi 
Laboratorium,

„

podporządkowanie się odpowiednim 
procedurom opisanym w instrukcji w 
Laboratorium

inne szczegóły w Laboratorium

background image

Podstawy opracowania 
wyników

Więcej na ten temat w instrukcji na 
stronie www

background image

Pomiar fizyczny: wynik i błąd

„

Bezpośrednim celem ćwiczeń jest :

‰

samodzielne wykonanie pomiarów pewnych wielkości 

fizycznych, 

‰

opracowanie wyników tych pomiarów, 

włączając rachunek 

błędów

‰

przedyskutowanie wyników oraz 

‰

sporządzenie raportu.

„

Celem pośrednim jest zaznajomienie z wybranymi 

zagadnieniami fizyki oraz z metodologią

eksperymentu fizycznego.

background image

Pomiar fizyczny: wynik i błąd

„

Każdy pomiar wielkości fizycznej jest obarczony 
pewną niedokładnością (błędem pomiarowym)

„

Celem pomiaru powinno być dążenie do 
minimalizacji tego błędu dzięki m.in.: 

‰

starannemu wykonaniu pomiaru,

‰

użyciu przyrządów odpowiedniej klasy,

‰

wykonaniu serii pomiarów zamiast jednego, 

‰

itp....

background image

Pomiar fizyczny: wynik i błąd

„

Wyróżnia się trzy główne klasy błędów 
pomiarowych:

‰

błędy grube 

(czyli oczywiste pomyłki),

‰

błędy przypadkowe 

(statystyczny rozrzut wyników 

wielu pomiarów tej samej wielkości)

‰

błędy systematyczne 

(czyli związane np. z  

niedokładnością aparatury)

background image

Postępowanie z błędami 
pomiarowymi

„

Wyniki obarczone 

błędem grubym

usuwamy i nie uwzględniamy 

w analizie wyników

„

W przypadku 

błędów przypadkowych

(czyli rozrzutu wyników) 

podczas pomiarów bezpośrednich pewnej wielkości miarą

statystyczną błędu pojedynczego pomiaru jest odchylenie 

standardowe czyli pierwiastek kwadratowy z wariancji danego 

zbioru wyników.

background image

Błędy przypadkowe 
(statystyczny rozrzut wyników pomiaru)

ƒ

błędy przypadkowe podlegają

rozkładowi normalnemu opisywanemu 

funkcją Gaussa

ƒ

miarą błędu pojedynczego pomiaru 

podczas pomiarów bezpośrednich 

pewnej wielkości jest odchylenie 
standardowe 

σ

est

wartość

 

średnia z N pomiarów

odchylenie standardowe pojedynczego pomiaru

x

sr

σ

est

odchylenie standardowe wartości średniej

background image

Błędy wielkości zależnych pośrednio od 
wielkości mierzonych

 

Metoda różniczki zupełnej

„

Wielkość zależy od 
wielkości x,zgodnie ze 
wzorem

„

Pojedyncze bezpośrednie 
pomiary wielkości 

x

z

dają wartości

„

Oszacowane błędy tych 
wartości wynoszą

0

0

0

0

,

,

x z

x z

f

f

y

x

z

x

z

Δ =

Δ +

Δ

0

0

,

x z

( )

,

y

f x z

=

„

Wartość oczekiwana 
wielkości

y

wynosi 

wówczas:

„

Błąd wartości <

y

równa 

się

(

)

0

0

,

y

f x z

=

,

x

z

Δ Δ

background image

Opracowanie wyników pomiarów w 
przypadku zależności liniowej –

 

metoda 

regresji liniowej

Dotyczy to sytuacji, gdy zależność

 

funkcyjna między dwiema mierzonymi 

wielkościami x i y jest liniowa tzn. y(x)=ax+b, gdzie a i b pewne stałe.

W przypadku, gdy mamy szereg punktów pomiarowych (x

i

 

,y

i

 

), gdzie i=1,...N, 

parametry b

 

można wyznaczyć

 

metodą

 

regresji liniowej (inaczej zwaną

 

metodą

 

najmniejszej  sumy kwadratów). Metoda ta pozwala na obliczenie 

także błędów tych parametrów, czyli odpowiednio 

Δa

 

Δb.

Przykład. Liniowa zależność

 

pV

 

od 1/V dla gazu

Punkty pomiarowe oraz prosta dopasowania 
y=ax+b
Tutaj:

 

x –

 

1/V

y –

 

pV

Mierzone są

 

pary wielkości pV

 

i 1/V.

a = -49 ±

 

10

b = 334 ±

 

4

background image

Opracowanie wyników pomiarów w 
przypadku zależności liniowej –

 

metoda 

regresji liniowej

Dotyczy to sytuacji, gdy zależność

 

funkcyjna między dwiema mierzonymi 

wielkościami x i y jest liniowa tzn. y(x)=ax+b, gdzie a i b pewne stałe.

W przypadku, gdy mamy szereg punktów pomiarowych (x

i

 

,y

i

 

), gdzie i=1,...N, 

parametry b

 

można wyznaczyć

 

metodą

 

regresji liniowej (inaczej zwaną

 

metodą

 

najmniejszej  sumy kwadratów). Metoda ta pozwala na obliczenie 

także błędów tych parametrów, czyli odpowiednio 

Δa

 

Δb.

Przykład. Liniowa zależność

 

pV

 

od 1/V dla gazu

Punkty pomiarowe oraz prosta dopasowania 
y=ax+b
Tutaj:

 

x –

 

1/V

y –

 

pV

Mierzone są

 

pary wielkości pV

 

i 1/V.

a = -49 ±

 

10

b = 334 ±

 

4

background image

Zaokrąglanie wyników

Jeśli znane są

 

wartość

 

poszukiwanej wielkości fizycznej a

 

oraz jej błąd 

Δa

 

należy te informacje odpowiednio zapisać.
Należy pamietać, by:
- zapisać

 

odpowiednie jednostki

- wartość

 

błędu ograniczyć

 

do 2 cyfr znaczących (czasami 1 cyfry znaczącej),

- zawsze zaokrąglić

 

go w górę,

- wartość

 

mierzonej wielkości ograniczyć

 

do tej dokładności jaką

 

ma błąd;

Przykład
Z kalkulatora lub komputera mamy wynik

a=3,237578899±0,034513 [ohm]

Należy to zapisać
a= 3,238±0,035 [ohm]    

(dwie cyfry znaczące błędu)

lub a= 3,24±0,04 [ohm]

 

(jedna cyfra znacząca błędu)


Document Outline