zavisnost efikasnosti zaštitnih materijala

Upload: selma-zulic-hrelja

Post on 08-Mar-2016

227 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

diplomski rad o zavisnosti efikasnosti zaštitinih materijala tj.olovnih kecelja u radiologiji

TRANSCRIPT

ZAVISNOST EFIKASNOSTI ZATITNIH MATERIJALA OD ENERGIJA JONIZIRAJUEG ZRAENJA U DIJAGNOSTIKOJ RADIOLOGIJI ZAVRNI-DIPLOMSKI RAD I CIKLUSA STUDIJA

ZAVISNOST EFIKASNOSTI ZATITNIH MATERIJALA OD ENERGIJA JONIZIRAJUEG ZRAENJA U DIJAGNOSTIKOJ RADIOLOGIJIZAVRNI-DIPLOMSKI RAD I CIKLUSA STUDIJA

UNIVERZITET U SARAJEVUPRIRODNO-MATEMATIKI FAKULTETODSJEK ZA FIZIKUI CIKLUS STUDIJA-OPTI SMJER-MEDICINSKA RADIJACIONA FIZIKA

MentorDoc. dr. Adnan BeganoviKandidatSelma Zuli

Sarajevo, decembar 2015.

UvodJonizirajue zraenjeInterakcija jonizirajueg zraenja sa materijomDozimetrijske veliineMaterijali i metodeDetektoriMjerni instrumentiMetode mjerenja

SadrajRezultatiGraficiDiskusijaObrazloenje dobijenih rezultataKomparacija sa literaturomZakljuakSadraj3Jonizirajue zraenje je termin koji se odnosi na sve estice koje mogu vriti jonizaciju materijeProces jonizacije potrebna odgovarajua energija.U jonizirajue zraenje ubrajaju se: , , i X (rendgenski zraci), kosmiko zraenje, neutroni i dr.

UvodOblast talasnih duina: 10 nm0,1 nmDetekcija: film, Gajgerovog broja ili jonizaciona komoraDobijanje X-zraka: visoko vakuumirane elektronske cijevi

Nastanak i spektri X zraka

Shematski prikaz jednostavne rendgenske cijeviSpektar X zraenja: kontinuirani preko kojeg se superponira linijski spektar

Shematski prikaz spektra X zraka

Shematski prikaz slabljenja snopa fotonskog zraenja pri prolasku kroz apsorber. n = N dxdN = N dxN = N0ex

Koeficijent linearnog slabljenja

Fotoelektrini proces-foton energije h meudjeluje sa atomom, dolazi do emisije vrsto vezanih elektrona iz K, L, M i N ljuske sa energijom:

ES energija veze iz ljuske iz koje je elektron izbaenFotoelektrini efekat

Emisija Augerovog elektrona. (1) Foton pogaa atom (2) Elektron iz jedne od unutranjih ljuski naputa atom (3) Na njegovo mjesto dolazi elektron iz neke od vanjskih ljuski (4) Nakon prelaska oslobaa se foton energije jednake razlici u energetskim nivoima ljuski (5) Foton pogaa elektron iz vanjske ljuske i on naputa atom

(b) Emisija karakteristine x-zrake. (1) Foton pogaa atom (2) Elektron iz jedne od unutranjih ljuski naputa atom (3) Na njegovo mjesto dolazi elektron iz neke od vanjskih ljuski (4) Nakon prelaska oslobaa se foton energije jednake razlici u energetskim nivoima ljuskikoji naputa atom.

Ne postoji konverzija upadnih fotona u kinetiku energiju elektrona, svo upadno zraenje se rasije.Upadni foton sa oscilatornim elektrinim poljem prolazi kroz atom, pri emu se elektrino polje prenosi na orbitalne elektrone.Orbitalni elektroni osciliraju istom frekvencijom kao upadni elektromagnetni talas, emitujui zraenje iste talasne duine.

Koherentno rasprenjeComptonovo rasijanje

(a) Comptonov efekat. Foton talasne duine sudara se s elektronom. Nakon neelastinog sudara foton e promijeniti valnu duinu i raspriti se pod uglom .Proizvodnja para elektron-pozitron

(b) Proizvodnja para. Foton talasne duine prolazi jako blizu jezgre atoma nakon ega dolazi do pretvaranja fotona u esticu i antiesticu (elektron i pozitron).Dozimetrijske veliineKada se koristi olovna kecelja, procjena efektivne doze nije jednostavna. Za neke intervencijske postupke, u kojima je izloenost nepokrivenih podruja znaajna, koritenje dva dozimetra, jednog ispod pregae i jednog preko, moe biti prikladno rjeenje. Efektivna doza moe se procijeniti mnoenjem oitanja sa svakog dozimetra za neki faktor koji aproksimativno rauna relativnu vanost obje skupine tkiva, i zatienih i nezatienih. Individualni nadzor i procjena izlaganjaU radu je koriten izraz: E = 0,5HW + 0,025HN

gdje je HW vrijednost osobnog doznog ekvivalenta koji daje dozimetar na razini struka ispod pregae, a HN je vrijednost zabiljeena od strane dozimetra koji se nosi na razini struka izvan pregae.

Zbog toga to je procjena doze bitan dio programa zatite od zraenja, vano je da radnici vrate dozimetre na vrijeme za obradu.Procjena efektivne dozeMaterijali i metode

Gasni detektori:

Najjednostavniji i najire upotrebljavani detektori;

Detektor zraenja gas iji se atomi jonizuju pod djelovanjem zraenja.

Princip rada gasnih detektora

Poluprovodniki detektoriNapravljeni su od poluprovodnika, materijala koji su temelj dananje moderne elektronike.Poluprovodnici su materijali koji pri sobnim uvjetima ne vode elektrinu struju kao metali.Meutim, poveanjem temperature ili primjenom jaeg elektrinog polja, mogu voditi struju.

Victoreen 450B-Detekcija zraenja: alfa iznad 4 MeV; beta iznad 100 keV; gama i X zraenje iznad 7 keV.-Vrijeme zagrijavanja: manje od jedne minute za poetni -rad.-Operativni rang modela 450B: 0 do 5 mR/h, 0 do 50 mR/h, 0 do 500 mR/h, 0 do 5 R/h, 0 do 50 R/h. Piranha Dose Probe -Poluprovodniki detektor za koji nisu potrebne korekcije za temperaturu ili pritisak te nije potreban prednapon. -Osjetljivost: 55C/Gy -Opseg doze: 0,1 nGy-150 kGyMjerni instrumentiMetode mjerenja

Postavke mjerenja

Odabran je anodni naboj od 25mAs.Anodni napon, debljina zatitnih filtera od olova te konano vrijednosti kerme u direktnom i rasprenom snopu su se mijenjali na nain dat u tabeli ispod.RezultatiNormirani rezultati iz prethodne tabele:aU sluaju da je rezultat mjerenja 0, stvarna vrijednost kerme je manja od 0,1 nGy, to je donji prag detekcije za koriteni ureajGrafik dobijenih vrijednosti kerme u direktnom snopu zarazliite vrijednosti anodnog napona i razliite debljine olovnog filtera.

Grafik dobijenih vrijednosti kerme u rasprenom snopu zarazliite vrijednosti anodnog napona i razliite debljine olovnog filtera.

DiskusijaPri maksimalnoj vrijednosti anodnog napona, koritenog u ovom radu, a sa najveom debljinom olovne kecelje, u raprenom snopu zraenja nema nikakvog oitanja vrijednosti doze. Openito razmatrajui, smanjenjem anodnog napona i dodavanjem filtera vee debljine, pokazuje se da su dobivene doze u oba sluaja i na oba detektora sve manje.Za one vrijednosti koje su prikazane kao nule, smatra se da su manje od donje granice za vrijednost doze datog instrumenta. Za debljinu olovne kecelje od 0,5 mm i standardne vrijednosti anodnog napona od 81 kV iz prethodne tabele vidimo da su oitane nule i u direktnom i u rasprenom snopu zraenja.

Komparacija sa literaturomU radu Bai i sar. su koritena dva TL dozimetra, jedan ispod olovne kecelje a drugi iznad na lijevojstrani prsa.Uzimajui u obzir eventualne greke prilikommjerenja, zatim to to tana vrijednost fotonskeenergije nije poznata, bilo je teko procijenitikonanu dozu koju primi osoba sa zatitnomkeceljom. Najvei broj osoblja izloenog jonizirajuemzraenju primao je godinju dozu na kecelju manjuod 5mSv, dok su samo 4 radiologa primili dozuveu od 10mSv.U oba sluaja postoji znatno odstupanje, a najvjerovatniji razlozi su sljedei:Mjerenja termoluminiscentnih dozimetara na malim dozama koje su detektovane ispod kecelje kod osoblja na interventnoj radiologiji nisu izrazito pouzdana.Srednja godinja doza je 1,3mSv, to odgovara mjesenoj dozi od priblino 0,1mSv, a to je prag detektabilnosti TLD-a. Na tim vrijednostima oitanja mogu odstupati za faktor 02, a znaajan je i doprinos prirodnog zraenja, koje u Sarajevu ima vrijednost oko 2mSv godinje. NHu (mSv)Ho (mSv)Hu/HoRadiolozi s visokim dozama na kecelji (>10mSv/a)41.30.318.71.80,071Iako se srednja vrijednost prirodnog zraenja detektovanog TLD-om oduzima od prikazane vrijednosti, ona i dalje moe utjecati na konano oitanje, jer prirodno zraenje nije isto na svim radnim mjestima i u svim periodima godine.

Takoer, uslovi pod kojima su dozimetri u toku godine izloeni zraenju mogu se meusobno znatno razlikovati.

Snop zraenja pada po razliitim uglovima, poveana temperatura utjee na vrijednost doze, energija zraenja su u toku pregleda kontinuirano mijenja.

Uz sve navedeno, mogue je i da osoblje dozimetre ne nosi na dosljedan nain (ispod kecelje, u visini prsa i sa filterima okrenutim prema snopu). Iz gore navedenih razloga nije neuobiajeno da se TLD-i dizajniraju tako da pri ovim uslovima uvijek prikazuju dozu veu od stvarne, to je konzervativan pristup.

Na taj nain se pokuava izbjei potcjenjivanje doze na raun nesigurnosti mjerenja.

U sluaju kada je doza na kecelju 18,7mSv, kao to je sluaj kod interventnih radiologa koji primaju visoke doze, doza ispod kecelje bi za kecelje 0,25mm Pb trebala biti 0,5477mSv, odnosno 0,0381mSv za kecelje debljine 0,5mm Pb.

Obje vrijednosti su ispod praga detektabilnosti TL dozimetara. Ove vrijednosti su manje od izmjerene vrijednost 1,7mSv.Dva instrumenta koja se koriste u istu svrhu mogu se meusobno znaajno razlikovati pa je neophodno izvriti njihovu detaljnu analizu prije upotrebe;

Potrebno je osigurati iste uslove rada prilikom ispitivanja efikasnosti zatitne kecelje u direktnom i rasprenom snopu, jer male razlike mogu znatno uticati na krajnji rezultat.

Kerma u direktnom snopu raste sa poveanjem anodnog napona, ali opada sa dodavanjem zatitnih filtera. Isto se deava i sa kermom u rasprenom snopu, samo to su doze znatno manje. Doze koje nisu mogle biti izmjerene odgovaraju kermi manjoj od 0,1 nGy, to je donji prag detekcije za koriteni ureaj.

Ako uzmemo u obzir samo vrijednosti koje se koriste u interventnoj radiologiji (anodni napon oko 100kV i olovna kecelja 0,5 mm), moemo zakljuiti da zatitna kecelja proputa samo 3% upadnog snopa zraenja.

Zakljuak