Nick Connor

Im Strahlenschutz ist das Sievert eine abgeleitete Einheit aus Äquivalentdosis und effektiver Dosis. Das Sievert repräsentiert den äquivalenten biologischen Effekt der Ablagerung eines Joules Gammastrahlenenergie in einem Kilogramm menschlichem Gewebe. Die Einheit Sievert ist für den Strahlenschutz von Bedeutung und wurde nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert benannt, der einen Großteil der frühen Arbeiten zur Dosimetrie in der Strahlentherapie durchgeführt hat.

Wie geschrieben wurde, wird das Sievert für Strahlendosismengen wie Äquivalentdosis und effektive Dosis verwendet. Die Äquivalentdosis (Symbol H _T ) ist eine für einzelne Organe berechnete Dosismenge (Index T – Gewebe). Die äquivalente Dosis basiert auf der absorbierten Dosis eines Organs, angepasst an die Wirksamkeit der Strahlungsart . Äquivalentdosis ist das Symbol H gegeben _T . Die SI – Einheit von H _T ist die Sievert (Sv) oder aber rem (roentgen equivalent man) ist immer noch häufig verwendet ( 1 Sv = 100 rem ).

Ein Sieb ist eine große Menge der Äquivalentdosis. Eine Person, die eine Ganzkörperdosis von 1 Sv absorbiert hat, hat 1 Joule Energie in jedem kg Körpergewebe absorbiert (im Falle von Gammastrahlen).

In Industrie und Medizin gemessene äquivalente Dosen weisen gewöhnlich niedrigere Dosen als ein Sieb auf, und die folgenden Vielfachen werden häufig verwendet:

1 mSv (Millisievert) = 1E-3 Sv

1 uSv (Mikrosievert) = 1E-6 Sv

Die Umrechnungen von SI-Einheiten in andere Einheiten lauten wie folgt:

• 1 Sv = 100 rem
• 1 mSv = 100 mrem

Beispiele für Dosierungen in Millisievert

Wir müssen beachten, dass Strahlung überall um uns herum ist. In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, der seit der Geburt unseres Planeten hier ist. In den folgenden Punkten versuchen wir, enorme Bereiche der Strahlenexposition auszudrücken, die aus verschiedenen Quellen erhalten werden können.

• 0,00005 mSv – Schlafen neben jemandem
• 0,00009 mSv – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 30 Meilen um ein Kernkraftwerk leben
• 0,0001 mSv – Eine Banane essen
• 0,0003 mSv – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 80 km um ein Kohlekraftwerk leben
• 0,01 mSv – Durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund
• 0,02 mSv – Röntgenaufnahme der Brust
• 0,04 mSv – Ein 5-stündiger Flugzeugflug
• 0,60 mSv – Mammographie
• 1 mSv – Dosisgrenze für einzelne Mitglieder der Öffentlichkeit, effektive Gesamtdosis pro Jahr
• 3,65 mSv – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund
• 5,8 mSv – Brust-CT-Scan
• 10 mSv – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund in Ramsar, Iran
• 20 mSv – Einzel-Ganzkörper-CT
• 175 mSv – Jährliche Dosis natürlicher Strahlung an einem Monazitstrand in der Nähe von Guarapari, Brasilien.
• 5 000 mSv – Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen tötet (LD50 / 30), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum erhalten wird .

Ein Strahlungsdosimeter ist ein Gerät, das die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung misst . Dosimeter zeichnen normalerweise eine Dosis auf , bei der es sich um die in Grau (Gy) gemessene absorbierte Strahlungsenergie oder die in Sievert (Sv) gemessene äquivalente Dosis handelt . Ein Personendosimeter ist ein Dosimeter, das von der überwachten Person an der Oberfläche des Körpers getragen wird und die empfangene Strahlendosis aufzeichnet.

Im Handel erhältliche Dosimeter reichen von kostengünstigen passiven Geräten, die Personendosisinformationen zum späteren Auslesen speichern, bis zu teureren batteriebetriebenen Geräten, die Informationen zur unmittelbaren Dosis und Dosisleistung anzeigen (normalerweise ein elektronisches Personendosimeter ). Auslesemethode, Dosismessbereich, Größe, Gewicht und Preis sind wichtige Auswahlfaktoren.

Es gibt zwei Arten von Dosimetern:

• Passive Dosimeter . Häufig verwendete passive Dosimeter sind das Thermo Luminescent Dosimeter (TLD) und das Folienabzeichen. Ein passives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal, das im Gerät gespeichert wird. Das Dosimeter wird dann verarbeitet und die Ausgabe analysiert.
• Aktive Dosimeter . Um einen Echtzeitwert Ihrer Belichtung zu erhalten, können Sie stattdessen ein aktives Dosimeter verwenden, in der Regel ein elektronisches Personendosimeter (EPD). Ein aktives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal und zeigt in Echtzeit direkt die ermittelte Dosis oder Dosisleistung an.

Das passive und das aktive Dosimeter werden häufig zusammen verwendet, um sich zu ergänzen. Um effektive Dosen abzuschätzen, müssen Dosimeter an einer Position des Körpers getragen werden, die für seine Exposition repräsentativ ist, typischerweise zwischen der Taille und dem Nacken auf der Vorderseite des Rumpfes, die der radioaktiven Quelle zugewandt ist. Dosimeter werden normalerweise an der Außenseite der Kleidung, am Brustkorb oder am Oberkörper getragen, um die Dosis für den „ganzen Körper“ darzustellen. Dosimeter können auch an den Extremitäten oder in der Nähe des Auges getragen werden, um die diesen Geweben entsprechende Dosis zu messen.

Strahlungsdosimeter und Detektoren können auch nach ihrem Zweck kategorisiert werden. Es ist zu beachten, dass die folgenden Geräte keine notwendigen Dosimeter sind. Diese Geräte werden zur Dosimetrie in Kernkraftwerken eingesetzt :

• Persönliche Dosimeter. Die Personendosimetrie ist ein wesentlicher Bestandteil der Strahlendosimetrie. Die Personendosimetrie wird in erster Linie (aber nicht ausschließlich) zur Bestimmung der Dosis von Personen verwendet, die im Zusammenhang mit ihrer Arbeitstätigkeit Strahlen ausgesetzt sind. Diese Dosen werden normalerweise mit Geräten gemessen, die als Personendosimeter bekannt sind .
• Gamma-Umfragemessgeräte. Tragbare Vermessungsgeräte sind Strahlungsdetektoren, mit denen radiologische Techniker die Umgebungsdosisleistung messen. Diese tragbaren Instrumente haben normalerweise Frequenzmesser. In kerntechnischen Anlagen werden diese tragbaren Vermessungsgeräte typischerweise von Strahlenschutztechnikern eingesetzt.
• Kontaminationsmesser. Kontaminationsmessgeräte sind Instrumente zur Messung der Oberflächenkontamination. In kerntechnischen Anlagen werden Kontaminationswächter normalerweise am Ausgang der Kontrollbereiche installiert. Diese Monitore können Proportionalzähler mit einem großflächigen Detektor für dünne Fenster verwenden, ähnlich wie Hand- und Schuhmonitore.
• Ganzkörper-Monitore. Ganzkörpermonitore oder Ganzkörpermonitore sind Instrumente zur Messung der Oberflächenverunreinigung. Sie werden für die Überwachung des Personenausgangs verwendet. Dies ist der Begriff, der im Strahlenschutz für die Überprüfung der Kontamination (oder Oberflächenkontamination ) eines gesamten Körpers einer Person verwendet wird, die einen Bereich verlässt, in dem die radioaktive Kontamination kontrolliert wird.
• Gamma-Spektrometer. Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Gerät zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung. Für die Messung von Gammastrahlen über mehreren hundert keV sind zwei Detektorkategorien von großer Bedeutung,  anorganische Szintillatoren wie NaI (T1)  und Halbleiterdetektoren.

Es ist sehr wichtig, dass die meisten heute verwendeten  persönlichen Dosimeter keine absoluten Instrumente sind, sondern Referenzinstrumente. Das heißt, sie müssen regelmäßig kalibriert werden . Wenn ein Referenzdosimeter kalibriert wird, kann ein Kalibrierungsfaktor bestimmt werden. Dieser Kalibrierungsfaktor bezieht die Expositionsmenge auf die angegebene Dosis. Die Gültigkeit der Kalibrierung wird durch Aufrechterhaltung der Rückverfolgbarkeit der zur Kalibrierung des Dosimeters verwendeten Quelle demonstriert. Die Rückverfolgbarkeit wird durch Vergleich der Quelle mit einem „Primärstandard“ in einem Referenzkalibrierungszentrum erreicht. Bei der Überwachung von Personen werden die Werte dieser Betriebsgrößen als ausreichend genaue Beurteilung der wirksamen Dosis herangezogenbzw. Hautdosis, insbesondere wenn ihre Werte unter den Schutzgrenzen liegen .

Eigenschaften von Dosimetern – Hauptmerkmale

Es gibt viele Arten von Dosimetern und Detektoren, und jeder Typ hat Einschränkungen. Viele Faktoren beeinflussen die Qualität der Ergebnisse eines Dosimeters. Einige wichtige Überlegungen bei der Auswahl eines Dosimeters sind:

• Art der Strahlung . Jede Art von Strahlung interagiert auf unterschiedliche Weise mit Materie . Diese Überlegung ist entscheidend. Für Dosen von Neutronen können wir keinen einfachen GM-Zähler verwenden.
• Strahlungsenergie . Die Reaktion eines Dosimeters hängt von der Energie der Strahlung und den Winkeln zwischen der Quelle und dem Detektor des Dosimeters ab.
• Verblassen . Das Signal eines Dosimeters kann mit der Zeit verloren gehen oder verblassen. Dies kann durch äußere Faktoren wie Temperatur, Licht und Luftfeuchtigkeit verursacht werden.
• Direktes Lesen . Manchmal ist es von höchster Wichtigkeit, dass das Dosimeter eine kontinuierliche Anzeige der kumulativen Dosis und der aktuellen Dosisrate liefert und die Person, die es trägt, warnt, wenn eine bestimmte Dosisrate oder eine kumulative Dosis überschritten wird.
• Minimale messbare Dosis . Die niedrigste Dosis, die mit einem bestimmten festgelegten Konfidenzniveau gemessen werden kann.
• Robustheit und Tragekomfort . Dosimeter unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, schwierigen Umgebungsbedingungen standzuhalten. Einige sind für einen bestimmten Zweck schwer, andere sind kleiner, leichter und tragbarer.

Wie zu sehen ist, ist die Dosimetrie sehr schwierig, da kein einzelnes Dosimeter jede dieser Eigenschaften aufweist. Daher muss ein Dosimeterbenutzer die Umgebung verstehen, in der das Instrument verwendet wird. In den meisten praktischen Situationen liefern Dosimeter zumindest am Ort des Dosimeters vernünftige Annäherungen an das persönliche Dosisäquivalent Hp (d). Es ist zu beachten, dass das persönliche Dosisäquivalent im Allgemeinen die wirksame Dosis überschätzt. Andererseits ist dieses Verfahren nur bei niedrigen Dosen und unter der Annahme einer einheitlichen Ganzkörperexposition gültig . Für hohe persönliche Dosen, die sich der jährlichen Dosisgrenze nähern oder diese überschreiten, oder in stark inhomogenen Strahlungsfeldern ist dieses Verfahren jedoch möglicherweise nicht ausreichend.

Siehe auch: Marktbericht über Strahlungsdosimeter für Reaktion und Wiederherstellung. Nationales Labor für städtische Sicherheitstechnologie. SAVER-T-MSR-4. <verfügbar unter: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeters-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

Arten von Dosimetern

Filmabzeichen-Dosimeter

Filmabzeichen sind kleine tragbare Geräte zur Überwachung der kumulativen Strahlungsdosis aufgrund ionisierender Strahlung. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei Röntgenbildern. Das Abzeichen besteht aus zwei Teilen: einem fotografischen Film und einem Halter. Der Film ist in einem Abzeichen enthalten. Das Stück fotografischen Films, das das empfindliche Material ist und das monatlich entfernt und entwickelt werden muss. Je mehr Strahlung ausgesetzt wird, desto stärker wird der Film geschwärzt. Die Schwärzung des Films ist linear zur Dosis und es können Dosen bis zu etwa 10 Gy gemessen werden.

Siehe auch: Filmabzeichen-Dosimeter

TLD – Thermolumineszenzdosimeter

Ein Thermolumineszenzdosimeter, abgekürzt als TLD, ist ein passives Strahlungsdosimeter, das die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung durch Messen der Intensität des sichtbaren Lichts misst, das von einem empfindlichen Kristall im Detektor emittiert wird, wenn der Kristall erhitzt wird. Die Intensität des emittierten Lichts wird mit einem TLD-Lesegerät gemessen und hängt von der Strahlenexposition ab. Thermolumineszenz-Dosimeter wurden 1954 von Professor Farrington Daniels von der University of Wisconsin-Madison erfunden. TLD-Dosimeter sind auf Situationen anwendbar, in denen keine Echtzeitinformationen benötigt werden, aber präzise Aufzeichnungen zur akkumulierten Dosisüberwachung zum Vergleich mit Feldmessungen oder zur Bewertung des Potenzials für langfristige gesundheitliche Auswirkungen erwünscht sind.

Siehe auch: TLD – Thermolumineszenzdosimeter

EPD – Elektronisches Personendosimeter

Ein elektronisches Personendosimeter ist ein modernes Dosimeter, das die kumulative Dosis und die aktuelle Dosisrate kontinuierlich auslesen und die Person, die es trägt, warnen kann, wenn eine bestimmte Dosisrate oder eine kumulative Dosis überschritten wird. EPDs sind besonders nützlich in Bereichen mit hoher Dosis, in denen die Verweilzeit des Trägers aufgrund von Dosisbeschränkungen begrenzt ist.

Das elektronische Personendosimeter EPD kann einen direkten Messwert der erkannten Dosis oder Dosisrate in Echtzeit anzeigen . Elektronische Dosimeter können sowohl als zusätzliches Dosimeter als auch als primäres Dosimeter verwendet werden. Die passiven Dosimeter und die elektronischen Personendosimeter werden häufig zusammen verwendet, um sich zu ergänzen.

Siehe auch: EPD – Electronic Personal Dosimeter

MOSFET-Dosimeter

Das MOSFET-Dosimeter ist ein kleines tragbares Gerät zur Überwachung und direkten Ablesung der Strahlungsdosisleistung. Da es auf dem MOSFET-Transistor, dem Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), basiert, ist das Funktionsprinzip ähnlich wie bei Halbleiterdetektoren. MOSFET-Dosimeter werden heute als klinische Dosimeter für Strahlentherapiestrahlen verwendet. Ihr Hauptvorteil ist ihre physikalische Größe, die weniger als 4 mm ² beträgt . In der Strahlentherapiedosimetrie ersetzen MOSFET-Dosimeter häufig TLD-Dosimeter, da sie ein sofortiges Auslesen ermöglichen.

Siehe auch: MOSFET-Dosimeter

Selbstlesendes Dosimeter

Selbstlesende Dosimeter sind vor Ort lesbare Geräte, die am Körper getragen werden, um die akkumulierte Dosis zu messen. Dies sind Geräte ohne Stromversorgung, die keine Batterie enthalten. Zu den Geräten in dieser Gruppe gehören:

• Quarzfaser-Dosimeter. Ein Quarzfaserdosimeter, manchmal auch als selbstanzeigendes Taschendosimeter (SIPD) bezeichnet, ist ein stiftartiges Gerät, das die kumulative Dosis ionisierender Strahlung misst, die das Gerät normalerweise über einen Arbeitszeitraum empfängt.
• Selbstentwickelnde photochemische Karten. Die sich selbst entwickelnde photochemische Karte ist ein Notfall-Dosimeter für die sofortige Farbentwicklung in Kreditkartengröße. Es wurde entwickelt, um die Exposition bei einem radiologischen Vorfall für die medizinische Behandlung zu überwachen und Sorgen und Panik zu minimieren.

Siehe auch: Selbstlesendes Dosimeter

DIS Dosimeter

Das Direktionen-Speicherdosimeter DIS ist ein elektronisches Dosimeter, mit dem die Dosisinformationen für HP (10) und HP (0,07) mithilfe einer elektronischen Leseeinheit sofort am Arbeitsplatz abgerufen werden können. Das DIS-Dosimeter basiert auf der Kombination einer Ionenkammer und eines nichtflüchtigen elektronischen Ladungsspeicherelements. Das DIS-Dosimeter verwendet eine analoge Speicherzelle in einer kleinen, gasgefüllten Ionisationskammer . Einfallende Strahlung verursacht Ionisationen in der Kammerwand und im Gas, und die Ladung wird zum anschließenden Auslesen gespeichert. Das DIS-Dosimeter wird vor Ort des Benutzers durch Anschluss an eine elektronische Leseeinheit abgelesen.

Die Strahlendosimetrie ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu einzelnen Personen. Es ist die Wissenschaft und Praxis, die versucht, bestimmte in einem Strahlungsfeld vorgenommene Maßnahmen quantitativ mit chemischen und / oder biologischen Veränderungen in Beziehung zu setzen, die die Strahlung in einem Ziel hervorrufen würde.

Umweltdosimetrie

Umweltdosimetrie wird verwendet, wenn es wahrscheinlich ist, dass die Umwelt eine signifikante Strahlungsdosis erzeugt. Wie geschrieben wurde, ist Strahlung überall um uns herum . In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, die seit der Geburt unseres Planeten hier ist. Alle Lebewesen waren und sind seit jeher ionisierender Strahlung ausgesetzt . Ionisierende Strahlung wird durch Kernreaktionen , Kernzerfall , durch sehr hohe Temperaturen oder durch Beschleunigung geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern erzeugt.

Im Allgemeinen gibt es zwei große Kategorien von Strahlungsquellen in der Umwelt:

• Natürliche Hintergrundstrahlung . Natürliche Hintergrundstrahlung umfasst die von der Sonne erzeugte Strahlung, Blitze, ursprüngliche Radioisotope oder Supernovaexplosionen usw.
• Vom Menschen verursachte Strahlungsquellen . Vom Menschen verursachte Quellen umfassen medizinische Verwendungen von Strahlung, Rückstände von Kerntests, industrielle Verwendungen von Strahlung usw.

Ein Beispiel für die Umgebungsdosimetrie  ist die Radonüberwachung. Radon ist ein radioaktives Gas, das durch den Zerfall von Uran entsteht und in der Erdkruste in unterschiedlichen Mengen vorkommt. Es ist wichtig anzumerken, dass Radon ein Edelgas ist , während alle seine Zerfallsprodukte Metalle sind . Der Hauptmechanismus für den Eintritt von Radon in die Atmosphäre ist die Diffusion durch den Boden. Bestimmte geografische Gebiete erzeugen aufgrund der zugrunde liegenden Geologie kontinuierlich Radon, das seinen Weg zur Erdoberfläche durchdringt. In einigen Fällen kann die Dosis in Gebäuden erheblich sein, in denen sich das Gas ansammeln kann. Standorte mit höherem Radonhintergrund sind in jedem Land gut kartiert. Unter freiem Himmel liegt der Wert zwischen 1 und 100 Bq / m3, noch niedriger (0,1 Bq / m3) über dem Meeresspiegel. In Höhlen, belüfteten Minen oder schlecht belüfteten Häusern steigt die Konzentration auf 20–2.000 Bq / m3. In der Außenatmosphäre gibt es auch eine gewisse Vorsorge, die durch Wind und Änderungen des Luftdrucks verursacht wird. Eine Anzahl spezialisierter Dosimetrietechniken wird verwendet, um die Dosis zu bewerten, die die Bewohner eines Gebäudes erhalten können.

Gammaspektroskopie

Das Studium und die Analyse von Gammastrahlenspektren für wissenschaftliche und technische Zwecke wird wie geschrieben als Gammaspektroskopie bezeichnet, und Gammastrahlenspektrometer sind die Instrumente, die solche Daten beobachten und sammeln. Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Gerät zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung. Für die Messung von Gammastrahlen über mehreren hundert keV sind zwei Detektorkategorien von großer Bedeutung,  anorganische Szintillatoren wie NaI (T1)  und  Halbleiterdetektoren. In den vorhergehenden Artikeln haben wir die Gammaspektroskopie unter Verwendung eines Szintillationsdetektors beschrieben, der aus einem geeigneten Szintillatorkristall, einer Photovervielfacherröhre und einer Schaltung zum Messen der Höhe der vom Photovervielfacher erzeugten Impulse besteht. Die Vorteile eines Szintillationszählers sind seine Effizienz (große Größe und hohe Dichte) und die möglichen hohen Genauigkeiten und Zählraten. Aufgrund der hohen Ordnungszahl von Jod führt eine große Anzahl aller Wechselwirkungen zu einer vollständigen Absorption der Gammastrahlenenergie, so dass der Photofraktion hoch ist.

Wenn jedoch eine  perfekte Energieauflösung  erforderlich ist, müssen wir einen Detektor auf  Germaniumbasis verwenden , beispielsweise den  HPGe-Detektor . Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am häufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieauflösung erforderlich ist, insbesondere für die  Gammaspektroskopie sowie die  Röntgenspektroskopie. In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung mit Gammastrahlen erhöht. Darüber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderlich ist: 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Dies bietet letztere auch eine bessere Energieauflösung. Das FWHM (volle Breite bei halbem Maximum) für Germaniumdetektoren ist eine Funktion der Energie. Für ein 1,3-MeV-Photon beträgt die FWHM 2,1 keV, was sehr niedrig ist.

Die Strahlendosimetrie ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu einzelnen Personen. Es ist die Wissenschaft und Praxis, die versucht, bestimmte in einem Strahlungsfeld vorgenommene Maßnahmen quantitativ mit chemischen und / oder biologischen Veränderungen in Beziehung zu setzen, die die Strahlung in einem Ziel hervorrufen würde.

Medizinische Dosimetrie

Medizinische Dosimetrie ist die Berechnung der Energiedosis und die Optimierung der Dosisabgabe bei medizinischen Untersuchungen und Behandlungen. Im Allgemeinen ist die Strahlenexposition bei medizinischen diagnostischen Untersuchungen gering (insbesondere bei diagnostischen Anwendungen). Die Dosen können auch hoch sein (nur für therapeutische Zwecke), müssen jedoch in jedem Fall immer durch die Vorteile einer genauen Diagnose möglicher Krankheitszustände oder durch die Vorteile einer genauen Behandlung gerechtfertigt sein. Diese Dosen umfassen Beiträge aus der medizinischen und zahnärztlichen Radiologie (diagnostische Röntgenstrahlen), der klinischen Nuklearmedizin und der Strahlentherapie. Medizinische Dosimetriewird oft von einem professionellen Gesundheitsphysiker mit einer speziellen Ausbildung auf diesem Gebiet durchgeführt. Um die Abgabe einer Strahlentherapie zu planen, wird die von den Quellen erzeugte Strahlung üblicherweise mit prozentualen Tiefendosis-Kurven und Dosisprofilen charakterisiert, die von einem medizinischen Physiker gemessen werden.

Die medizinische Verwendung ionisierender Strahlung bleibt ein sich schnell änderndes Feld. In jedem Fall muss die Nützlichkeit ionisierender Strahlung mit ihren Gefahren in Einklang gebracht werden. Heutzutage wurde ein Kompromiss gefunden und die meisten Anwendungen der Strahlung werden optimiert. Es ist heutzutage fast unglaublich, dass Röntgenstrahlen einmal verwendet wurden, um das richtige Paar Schuhe zu finden (z. B. Schuhputz-Durchleuchtung). In den letzten Jahren durchgeführte Messungen zeigen, dass die Fußdosen bei einer Exposition von 20 Sekunden im Bereich von 0,07 bis 0,14 Gy lagen. Diese Praxis wurde eingestellt, als die Risiken ionisierender Strahlung besser verstanden wurden.

Siehe auch: Medizinische Expositionen

Beispiele für medizinische Expositionen

In den folgenden Punkten versuchen wir, enorme Bereiche der Strahlenexposition sowie einige Dosen aus medizinischen Quellen auszudrücken.

• 1 µSv  – Eine Banane essen
• 1 µSv –  Extremität (Hand, Fuß usw.) Röntgen
• 5 µSv –  Zahnröntgen
• 10 µSv  – Durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund
• 40 µSv  – Ein 5-stündiger Flugzeugflug
• 100 µSv  – Röntgenaufnahme der Brust
• 600 µSv  – Mammographie
• 1 000 µSv  – Dosisgrenze für einzelne Mitglieder der Öffentlichkeit, effektive Gesamtdosis pro Jahr
• 3 650 µSv  – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund
• 5 800 µSv  – Brust-CT-Scan
• 10 000 µSv  – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund in Ramsar, Iran
• 20 000 µSv  – Einzel-Ganzkörper-CT
• 80 000 µSv –  Die jährliche lokale Dosis für lokalisierte Stellen an den Gabelungen segmentaler Bronchien in der Lunge, die durch das Rauchen von Zigaretten verursacht werden (1,5 Packungen / Tag).
• 175 000 µSv  – Jährliche Dosis natürlicher Strahlung an einem Monazitstrand in der Nähe von Guarapari, Brasilien.
• 5 000 000 µSv  – Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen tötet (LD50 / 30), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird  .

Wie zu sehen ist, sind niedrige Dosen im Alltag üblich.

Die Strahlendosimetrie ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu einzelnen Personen. Es ist die Wissenschaft und Praxis, die versucht, bestimmte in einem Strahlungsfeld vorgenommene Maßnahmen quantitativ mit chemischen und / oder biologischen Veränderungen in Beziehung zu setzen, die die Strahlung in einem Ziel hervorrufen würde.

Persönliche Dosimetrie

Die Personendosimetrie ist ein wesentlicher Bestandteil der Strahlendosimetrie. Die Personendosimetrie wird in erster Linie (aber nicht ausschließlich) zur Bestimmung der Dosis von Personen verwendet, die im Zusammenhang mit ihrer Arbeitstätigkeit Strahlen ausgesetzt sind. Diese Dosen werden normalerweise von Geräten gemessen, die als Dosimeter bekannt sind. Dosimeter zeichnen normalerweise eine Dosis auf, bei der es sich um die in Grau (Gy) gemessene absorbierte Strahlungsenergie oder die in Sievert (Sv) gemessene äquivalente Dosis handelt . Ein Personendosimeter ist ein Dosimeter, das von der überwachten Person an der Oberfläche des Körpers getragen wird und die empfangene Strahlendosis aufzeichnet. PersonendosimetrieDie Techniken variieren und hängen teilweise davon ab, ob sich die Strahlungsquelle außerhalb des Körpers befindet (extern) oder in den Körper aufgenommen wird (intern). Personendosimeter werden zur Messung externer Strahlenexpositionen verwendet. Interne Expositionen werden typischerweise durch Messen des Vorhandenseins von Kernsubstanzen im Körper oder durch Messen der vom Körper ausgeschiedenen Kernsubstanzen überwacht.

Im Handel erhältliche Dosimeter reichen von kostengünstigen passiven Geräten, die Personendosisinformationen zum späteren Auslesen speichern, bis zu teureren batteriebetriebenen Geräten, die Informationen zur unmittelbaren Dosis und Dosisleistung anzeigen (normalerweise ein elektronisches Personendosimeter ). Auslesemethode, Dosismessbereich, Größe, Gewicht und Preis sind wichtige Auswahlfaktoren.

Es gibt zwei Arten von Dosimetern:

• Passive Dosimeter . Häufig verwendete passive Dosimeter sind das Thermo Luminescent Dosimeter (TLD) und das Folienabzeichen. Ein passives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal, das im Gerät gespeichert wird. Das Dosimeter wird dann verarbeitet und die Ausgabe analysiert.
• Aktive Dosimeter . Um einen Echtzeitwert Ihrer Belichtung zu erhalten, können Sie stattdessen ein aktives Dosimeter verwenden, in der Regel ein elektronisches Personendosimeter (EPD). Ein aktives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal und zeigt in Echtzeit direkt die ermittelte Dosis oder Dosisleistung an.

Das passive und das aktive Dosimeter werden häufig zusammen verwendet, um sich zu ergänzen. Um effektive Dosen abzuschätzen, müssen Dosimeter an einer Position des Körpers getragen werden, die für seine Exposition repräsentativ ist, typischerweise zwischen der Taille und dem Nacken, an der Vorderseite des Rumpfes, gegenüber der radioaktiven Quelle. Dosimeter werden normalerweise an der Außenseite der Kleidung, am Brustkorb oder am Oberkörper getragen, um die Dosis für den „ganzen Körper“ darzustellen. Dosimeter können auch an den Extremitäten oder in der Nähe des Auges getragen werden, um die diesen Geweben entsprechende Dosis zu messen.

Die Personendosimetern heute im Einsatz sind keine absoluten Instrumente, sondern Referenzinstrumente. Das heißt, sie müssen regelmäßig kalibriert werden . Wenn ein Referenzdosimeter kalibriert wird, kann ein Kalibrierungsfaktor bestimmt werden. Dieser Kalibrierungsfaktor bezieht sich auf die Expositionsmenge der angegebenen Dosis. Die Gültigkeit der Kalibrierung wird durch Aufrechterhaltung der Rückverfolgbarkeit der zur Kalibrierung des Dosimeters verwendeten Quelle nachgewiesen. Die Rückverfolgbarkeit wird durch Vergleich der Quelle mit einem „Primärstandard“ in einem Referenzkalibrierungszentrum erreicht. Bei der Überwachung von Personen werden die Werte dieser Betriebsgrößen als hinreichend genaue Einschätzung der wirksamen Dosis bzw. der Hautdosis herangezogen, insbesondere wenn ihre Werte unter den Grenzwerten liegenSchutzgrenzen .

Beispiel – Elektronisches Personendosimeter

Ein elektronisches Personendosimeter ist ein modernes Dosimeter, das die kumulative Dosis und die aktuelle Dosisrate kontinuierlich ablesen und den Träger warnen kann, wenn eine bestimmte Dosisrate oder eine kumulative Dosis überschritten wird. EPDs sind besonders in Bereichen mit hohen Dosen nützlich, in denen die Verweilzeit des Trägers aufgrund von Dosisbeschränkungen begrenzt ist.

Arten von EPDs

EPDs sind batteriebetrieben und die meisten verwenden entweder eine kleine Geiger-Müller-Röhre (GM) oder einen Halbleiter, in dem ionisierende Strahlung Ladungen freisetzt, die zu messbarem elektrischem Strom führen.

• GM-Zähler . Ein Geigerzähler besteht aus einer Geiger-Müller-Röhre (dem Sensorelement, das die Strahlung erfasst) und der Verarbeitungselektronik, die das Ergebnis anzeigt. GM-Zähler werdenaufgrund ihrer Empfindlichkeit, einfachen Zählschaltung und Fähigkeit zur Erfassung von Strahlung mit niedrigem Pegelhauptsächlich für tragbare Instrumente verwendet. Aufgrund der großen Lawine, die durch eine Ionisation hervorgerufen wird, dauert es lange (etwa 1 ms), bis sich ein Geigerzähler zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen erholt hat. Daher können Geigerzähler aufgrund der „ Totzeit “ der Röhrekeine hohen Strahlungsraten messen.
• Halbleiterdetektor . Halbleiterdetektoren basieren auf der Ionisation in einem Festkörper (z. B. Silizium) und umfassen verschiedene Arten von Festkörperbauelementen mit zwei Anschlüssen, die als Dioden bezeichnet werden. Zum Beispiel eine Siliziumdiode, die eine Stiftstruktur aufweist, in der der intrinsische (i) Bereich gegenüber ionisierender Strahlung, insbesondere Röntgen- und Gammastrahlen, empfindlich ist. Unter Sperrvorspannung erstreckt sich ein elektrisches Feld über den intrinsischen oder abgereicherten Bereich. In diesem Fall wird eine negative Spannung an die p-Seite und eine positive an die zweite Seite angelegt. Löcher im p-Bereich werden vom Übergang zum p-Kontakt und ähnlich zu Elektronen und dem n-Kontakt angezogen.
• Szintillationsdetektor . Einige EPDs verwenden einen Szintillationskristall wie Natriumiodid (NaI) oder Cäsiumiodid (CsI) mit einer Fotodiode oder einer Fotovervielfacherröhre, um durch Strahlung freigesetzte Photonen zu messen.

Eigenschaften von EPDs

Das elektronische Personendosimeter EPD kann einen direkten Messwert der erkannten Dosis oder Dosisrate in Echtzeit anzeigen . Elektronische Dosimeter können sowohl als zusätzliches Dosimeter als auch als primäres Dosimeter verwendet werden. Die passiven Dosimeter und die elektronischen Personendosimeter werden häufig zusammen verwendet, um sich zu ergänzen. Um wirksame Dosen abzuschätzen, müssen Dosimeter an einer Position des Körpers getragen werden, die für seine Exposition repräsentativ ist, typischerweise zwischen Taille und Hals, an der Vorderseite des Rumpfes, gegenüber der radioaktiven Quelle. Dosimeter werden normalerweise an der Außenseite der Kleidung, um die Brust oder den Oberkörper getragen, um die Dosis für den „ganzen Körper“ darzustellen. Dosimeter können auch an den Extremitäten oder in der Nähe des Auges getragen werden, um die äquivalente Dosis zu diesen Geweben zu messen.

Das Dosimeter kann in der Regel nach einer Messung zu Aufzeichnungszwecken zurückgesetzt und dadurch mehrfach wiederverwendet werden. Die EPDs verfügen über ein oben angebrachtes Display, damit sie gut lesbar sind, wenn sie an Ihrer Brusttasche befestigt werden. Die Digitalanzeige gibt sowohl Informationen zur Dosis als auch zur Dosisleistung an, normalerweise in mSv und mSv / h. Die EPD verfügt über einen Dosisleistungsalarm und einen Dosisalarm . Diese Alarme sind programmierbar. Für verschiedene Aktivitäten können unterschiedliche Alarme eingestellt werden.

Beispielsweise:

• Dosisleistungsalarm bei 100 μSv / h,
• Dosisalarm: 100 μSv.

Wenn ein Alarmsollwert erreicht ist, blinkt die entsprechende Anzeige zusammen mit einem roten Licht und es wird ein ziemlich durchdringendes Geräusch erzeugt. Sie können den Dosisleistungsalarm löschen, indem Sie sich in ein niedrigeres Strahlungsfeld zurückziehen. Sie können den Dosisalarm jedoch erst löschen, wenn Sie zu einem EPD-Lesegerät gelangen. EPDs können auch einen Piepton für jede von ihnen registrierte 1 oder 10 μSv abgeben. Dies gibt Ihnen einen hörbaren Hinweis auf die Strahlungsfelder. Einige EPDs verfügen über drahtlose Kommunikationsfunktionen. EPDs sind in der Lage, einen weiten Strahlungsdosisbereich von Routinewerten (μSv) bis zu Notfallwerten (Hunderte mSv oder Einheiten von Sieverts) mit hoher Präzision zu messen und können sowohl die Expositionsrate als auch die akkumulierten Expositionswerte anzeigen. Von den Dosimetertechnologien sind elektronische Personendosimeter im Allgemeinen die teuersten, größten und vielseitigsten.

DMC 3000 – Mirion Technologies Inc.

Das DMC 3000 ist ein elektronisches Strahlungsdosimeter (EPD), das Dosis- und Umgebungsdosisratenwerte für das Tiefdosisäquivalent H _p liefert (10). Es ist eines der am häufigsten verwendeten EPDs auf dem Markt. Es wird ein Si-Chip- Detektor mit einer Gamma-Empfindlichkeit von 180 cps / R / h verwendet. Dieses elektronische Personendosimeter weist die folgenden Eigenschaften auf:

• Energieantwort (Röntgen und Gamma) von 15 keV bis 7 Mev.
• Anzeigebereich der Dosismessung: zwischen 1 μSv und 10 Sv.
• Anzeigebereich für die Ratenmessung: zwischen 10 μSv / h und 10 Sv / h.

Das Gerät misst 3,3 x 1,9 x 0,7 Zoll und kann an einer Tasche, einem Gürtel oder einem Lanyard befestigt werden. Es wird mit wiederaufladbaren oder AAA-Batterien mit einer Batterielebensdauer von bis zu 2.500 Stunden Dauerbetrieb betrieben. Akustische und visuelle Anzeigen signalisieren einen niedrigen Batteriestand. Das Gerät verfügt über ein hintergrundbeleuchtetes achtstelliges LCD-Display. Navigation mit zwei Tasten; und visuelle LED-, akustische und vibrierende Alarmanzeigen. Die Kalibrierung wird voraussichtlich 9 Monate bei routinemäßiger Anwendung und 2 Jahre bei Lagerung dauern. Die Daten werden im nichtflüchtigen Speicher gespeichert. Der Betriebsbereich für das Dosimeter reicht von 14 ° F bis 122 ° F und bis zu 90 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit. Es wird auf 1,5 Meter fallen getestet. Der DMC 3000 verfügt über optionale externe Module, die die Erkennungs- und Kommunikationsfunktionen des Geräts erweitern. Dazu gehört ein Beta-Modul, das H _p bereitstellt(0,07) zur Messung der Betastrahlung; ein Neutronenmodul, das eine Messung der H _p (10) -Neutronenstrahlung liefert ; und ein Telemetriemodul, das die Übertragung von Daten an eine externe Station ermöglicht.

Siehe auch: Marktbericht über Strahlungsdosimeter für Reaktion und Wiederherstellung. Nationales Labor für städtische Sicherheitstechnologie. SAVER-T-MSR-4. <verfügbar unter: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeters-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

Messung und Überwachung der Strahlendosis

In den vorherigen Kapiteln haben wir die äquivalente Dosis und die effektive Dosis beschrieben . Diese Dosen sind jedoch nicht direkt messbar . Zu diesem Zweck hat das ICRP eine Reihe von Betriebsgrößen eingeführt und definiert , die gemessen werden können und die eine angemessene Schätzung der Schutzgrößen liefern sollen. Diese Größen zielen darauf ab, eine konservative Schätzung des Werts der Schutzgrößen im Zusammenhang mit einer Exposition zu liefern, wobei sowohl eine Unterschätzung als auch eine zu starke Überschätzung vermieden werden.

Numerische Verknüpfungen zwischen diesen Größen werden durch Umrechnungskoeffizienten dargestellt , die für eine Referenzperson definiert sind. Es ist sehr wichtig, dass ein international vereinbarter Satz von Umrechnungskoeffizienten für die allgemeine Verwendung in der Strahlenschutzpraxis für berufliche Expositionen und Expositionen der Öffentlichkeit verfügbar ist. Zur Berechnung der Umrechnungskoeffizienten für die externe Exposition werden Berechnungsphantome zur Dosisbestimmung in verschiedenen Strahlungsfeldern verwendet. Für die Berechnung von Dosis-Koeffizienten aus der Aufnahme von Radionukliden werden biokinetische Modelle für Radionuklide, physiologische Referenzdaten und Rechenphantome verwendet.

Eine Reihe ausgewerteter Daten von Umwandlungskoeffizienten zum Schutz und Betriebsgrößen für die externe Exposition gegenüber monoenergetischer Photonen-, Neutronen- und Elektronenstrahlung unter bestimmten Bestrahlungsbedingungen wird in Berichten veröffentlicht (ICRP, 1996b, ICRU, 1997).

Im Allgemeinen definiert das ICRP Betriebsgrößen für die Flächen- und Einzelüberwachung externer Expositionen. Die Betriebsgrößen für die Flächenüberwachung sind:

• Umgebungsdosisäquivalent H * (10). Das Umgebungsdosisäquivalent ist eine Betriebsgröße zur Flächenüberwachung stark eindringender Strahlung.
• Richtungsdosisäquivalent H ‚(d, Ω). Das Richtungsdosisäquivalent ist eine Betriebsgröße zur Flächenüberwachung schwach durchdringender Strahlung.

Die Betriebsgrößen für die individuelle Überwachung sind:

• Persönliches Dosisäquivalent , H _p (0,07) . DasDosisäquivalent H _p (0,07) ist eine Betriebsgröße für die individuelle Überwachung zur Beurteilung der Dosis für die Haut sowie für Hände und Füße.
• Persönliches Dosisäquivalent , H _p (10) . Das H _p (10) -Dosisäquivalent ist eine Betriebsgröße für die individuelle Überwachung zur Beurteilung der wirksamen Dosis.

Sonderreferenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission von 2007. ICRP-Veröffentlichung 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Dosisgrenzen

Siehe auch: Dosisgrenzen

Die Dosisgrenzen sind in zwei Gruppen unterteilt: die Öffentlichkeit und beruflich exponierte Arbeitnehmer. Laut ICRP bezieht sich die berufliche Exposition auf alle Expositionen, die Arbeitnehmer im Laufe ihrer Arbeit erleiden, mit Ausnahme von

1. ausgeschlossene Expositionen und Expositionen von freigestellten Tätigkeiten mit Strahlung oder freigestellten Quellen
2. jede medizinische Exposition
3. die normale lokale natürliche Hintergrundstrahlung.

In der folgenden Tabelle sind die Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Arbeitnehmer und für die Öffentlichkeit zusammengefasst:

Gemäß der Empfehlung des ICRP in seiner Stellungnahme zu Gewebereaktionen vom 21. April 2011 wurde die äquivalente Dosisgrenze für die Augenlinse für die berufliche Exposition in geplanten Expositionssituationen von 150 mSv / Jahr auf durchschnittlich 20 mSv / Jahr gesenkt über definierte Zeiträume von 5 Jahren ohne jährliche Dosis in einem einzigen Jahr über 50 mSv.

Die Grenzwerte für die wirksame Dosis beziehen sich auf die Summe der relevanten wirksamen Dosen aus externer Exposition im angegebenen Zeitraum und der festgesetzten wirksamen Dosis aus der Aufnahme von Radionukliden im selben Zeitraum. Für Erwachsene wird die festgelegte wirksame Dosis für einen Zeitraum von 50 Jahren nach der Einnahme berechnet, während sie für Kinder für den Zeitraum bis zum Alter von 70 Jahren berechnet wird. Die effektive Ganzkörperdosisgrenze von 20 mSv ist ein Durchschnittswert über fünf Jahre. Die tatsächliche Grenze liegt bei 100 mSv in 5 Jahren, mit nicht mehr als 50 mSv in einem Jahr.

Die Strahlendosimetrie ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu einzelnen Personen. Es ist die Wissenschaft und Praxis, die versucht, bestimmte in einem Strahlungsfeld vorgenommene Maßnahmen quantitativ mit chemischen und / oder biologischen Veränderungen in Beziehung zu setzen, die die Strahlung in einem Ziel hervorrufen würde.

Interne Dosimetrie

Wenn die Strahlungsquelle in unserem Körper ist , sagen wir, ist es innere Exposition . Die Aufnahme von radioaktivem Material kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, z. B. durch Aufnahme von radioaktiver Kontamination in Lebensmitteln oder Flüssigkeiten. Der Schutz vor innerer Exposition ist komplizierter. Die meisten Radionuklide geben Ihnen viel mehr Strahlendosis, wenn sie irgendwie in Ihren Körper eindringen können, als wenn sie draußen bleiben würden. Die Beurteilung der internen Dosimetrie beruht auf einer Vielzahl von Überwachungs-, Bioassay- oder Strahlungsbildgebungstechniken.

Siehe auch: Interne Dosisaufnahme

Medizinische Dosimetrie

Medizinische Dosimetrie ist die Berechnung der Energiedosis und die Optimierung der Dosisabgabe bei medizinischen Untersuchungen und Behandlungen. Im Allgemeinen ist die Strahlenexposition bei medizinischen diagnostischen Untersuchungen gering (insbesondere bei diagnostischen Anwendungen). Die Dosen können auch hoch sein (nur für therapeutische Zwecke), müssen jedoch in jedem Fall immer durch die Vorteile einer genauen Diagnose möglicher Krankheitszustände oder durch die Vorteile einer genauen Behandlung gerechtfertigt sein. Diese Dosen umfassen Beiträge aus der medizinischen und zahnärztlichen Radiologie (diagnostische Röntgenstrahlen), der klinischen Nuklearmedizin und der Strahlentherapie. Medizinische Dosimetriewird oft von einem professionellen Gesundheitsphysiker mit einer speziellen Ausbildung auf diesem Gebiet durchgeführt. Um die Abgabe einer Strahlentherapie zu planen, wird die von den Quellen erzeugte Strahlung üblicherweise mit prozentualen Tiefendosis-Kurven und Dosisprofilen charakterisiert, die von einem medizinischen Physiker gemessen werden.

Die medizinische Verwendung ionisierender Strahlung bleibt ein sich schnell änderndes Feld. In jedem Fall muss die Nützlichkeit ionisierender Strahlung mit ihren Gefahren in Einklang gebracht werden. Heutzutage wurde ein Kompromiss gefunden und die meisten Anwendungen der Strahlung werden optimiert. Es ist heutzutage fast unglaublich, dass Röntgenstrahlen einmal verwendet wurden, um das richtige Paar Schuhe zu finden (z. B. Schuhputz-Durchleuchtung). In den letzten Jahren durchgeführte Messungen zeigen, dass die Fußdosen bei einer Exposition von 20 Sekunden im Bereich von 0,07 bis 0,14 Gy lagen. Diese Praxis wurde eingestellt, als die Risiken ionisierender Strahlung besser verstanden wurden.

Siehe auch: Medizinische Expositionen

Ganzkörperzählung

Ein Ganzkörperzähler ist ein Instrument, das die Menge an Gamma-emittierenden Radionukliden im Körper misst (dh es ist ein Gammaspektrometer ). In kerntechnischen Anlagen werden diese Zähler zur Messung der Radioaktivität im menschlichen Körper verwendet, dh zur Messung der inneren Kontamination. Dies ist nicht zu verwechseln mit einem „Ganzkörper-Monitor“, der zur Überwachung des Ausstiegs von Personen verwendet wird. Dies ist der Begriff, der im Strahlenschutz für die Überprüfung der äußeren Kontamination eines ganzen Körpers einer Person verwendet wird, die einen durch radioaktive Kontamination kontrollierten Bereich verlässt. Ganzkörperzähler sind sehr empfindliche Geräte und daher häufig von großen Mengen an Bleiabschirmung umgeben, um die Hintergrundstrahlung zu reduzieren. Ein Ganzkörperzähler besteht beispielsweise aus einer Standkabine mit zwei großflächigen NaI-Szintillationsdetektoren . Der obere Detektor überwacht die Lunge, der untere den Magen-Darm-Trakt.

Es muss beachtet werden, dass alle Menschen von Geburt an auch einige radioaktive Isotope in ihrem Körper haben . Diese Isotope sind insbesondere Kalium-40 , Kohlenstoff-14 und auch die Isotope von Uran und Thorium. Die durchschnittliche jährliche Strahlendosis für eine Person aus anderen internen radioaktiven Materialien als Radon beträgt etwa 0,3 mSv / Jahr, wovon:

• 2 mSv / Jahr stammen aus Kalium-40,
• 12 mSv / Jahr stammen aus der Uran- und Thoriumreihe,
• 12 μSv / Jahr stammen aus Kohlenstoff-40.

Die Variation der Strahlendosis von einer Person zur anderen ist nicht so groß, wird aber auch von einem Ganzkörperzähler erfasst.

Gammaspektroskopie

Wie bereits geschrieben, wird das Studium und die Analyse von Gammastrahlenspektren für wissenschaftliche und technische Zwecke als Gammaspektroskopie bezeichnet, und Gammastrahlenspektrometer sind die Instrumente, die solche Daten beobachten und sammeln. Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Gerät zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung. Für die Messung von Gammastrahlen über mehreren hundert keV gibt es zwei Detektorkategorien von großer Bedeutung,  anorganische Szintillatoren wie NaI (Tl) –  und  Halbleiterdetektoren. In den vorhergehenden Artikeln haben wir die Gammaspektroskopie unter Verwendung eines Szintillationsdetektors beschrieben, der aus einem geeigneten Szintillatorkristall, einer Fotovervielfacherröhre und einer Schaltung zum Messen der Höhe der vom Fotovervielfacher erzeugten Impulse besteht. Die Vorteile eines Szintillationszählers sind seine Effizienz (große Größe und hohe Dichte) und die möglichen hohen Präzisions- und Zählraten. Aufgrund der hohen Atomzahl von Jod führt eine große Anzahl aller Wechselwirkungen zu einer vollständigen Absorption der Gammastrahlenenergie, so dass der Photofraktion hoch ist.

Wenn jedoch eine  perfekte Energieauflösung  erforderlich ist, müssen wir einen Detektor auf  Germaniumbasis wie den  HPGe-Detektor verwenden . Halbleiterdetektoren auf Germaniumbasis werden am häufigsten dort eingesetzt, wo eine sehr gute Energieauflösung erforderlich ist, insbesondere für die  Gammaspektroskopie sowie für die  Röntgenspektroskopie. In der Gammaspektroskopie wird Germanium bevorzugt, da seine Ordnungszahl viel höher als die von Silizium ist und die Wahrscheinlichkeit einer Gammastrahlenwechselwirkung erhöht. Darüber hinaus hat Germanium eine niedrigere durchschnittliche Energie, die zur Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares erforderlich ist, nämlich 3,6 eV für Silizium und 2,9 eV für Germanium. Dies bietet letzteren auch eine bessere Energieauflösung. Das FWHM (volle Breite bei halbem Maximum) für Germaniumdetektoren ist eine Funktion der Energie. Für ein 1,3-MeV-Photon beträgt die FWHM 2,1 keV, was sehr niedrig ist.

Die Strahlendosimetrie ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu einzelnen Personen. Es ist die Wissenschaft und Praxis, die versucht, bestimmte in einem Strahlungsfeld vorgenommene Maßnahmen quantitativ mit chemischen und / oder biologischen Veränderungen in Beziehung zu setzen, die die Strahlung in einem Ziel hervorrufen würde.

Externe Dosimetrie

Externe Exposition ist Strahlung, die von außerhalb unseres Körpers kommt und mit uns interagiert. In diesem Fall analysieren wir vorwiegend die Exposition durch Gammastrahlen und Betateilchen , da Alphateilchen im Allgemeinen kein äußeres Expositionsrisiko darstellen, da die Teilchen im Allgemeinen nicht durch die Haut dringen. Da Photonen und Beta durch elektromagnetische Kräfte und Neutronen durch Kernkräfte zusammenwirken, unterscheiden sich ihre Nachweismethoden und Dosimetrie erheblich. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Gerät sein, das die Strahlung wie ein Behälter mit radioaktiven Stoffen oder wie ein Röntgengerät erzeugt. Die externe Dosimetrie basiert auf Messungen mit einem Dosimeteroder aus Messungen abgeleitet, die mit anderen Strahlenschutzinstrumenten durchgeführt wurden.

Persönliche Dosimetrie

Die Personendosimetrie ist ein wesentlicher Bestandteil der externen Strahlendosimetrie. Die Personendosimetrie wird in erster Linie (aber nicht ausschließlich) zur Bestimmung der Dosis von Personen verwendet, die im Zusammenhang mit ihrer Arbeitstätigkeit Strahlen ausgesetzt sind. Diese Dosen werden normalerweise von Geräten gemessen, die als Dosimeter bekannt sind. Dosimeter zeichnen normalerweise eine Dosis auf, bei der es sich um die in Grau (Gy) gemessene absorbierte Strahlungsenergie oder die in Sievert (Sv) gemessene äquivalente Dosis handelt . Ein Personendosimeter ist ein Dosimeter, das von der überwachten Person an der Oberfläche des Körpers getragen wird und die empfangene Strahlendosis aufzeichnet. PersonendosimetrieDie Techniken variieren und hängen teilweise davon ab, ob sich die Strahlungsquelle außerhalb des Körpers befindet (extern) oder in den Körper aufgenommen wird (intern). Personendosimeter werden zur Messung externer Strahlenexpositionen verwendet. Interne Expositionen werden typischerweise durch Messen des Vorhandenseins von Kernsubstanzen im Körper oder durch Messen der vom Körper ausgeschiedenen Kernsubstanzen überwacht.

Im Handel erhältliche Dosimeter reichen von kostengünstigen passiven Geräten, die Personendosisinformationen zum späteren Auslesen speichern, bis zu teureren batteriebetriebenen Geräten, die Informationen zur unmittelbaren Dosis und Dosisleistung anzeigen (normalerweise ein elektronisches Personendosimeter ). Auslesemethode, Dosismessbereich, Größe, Gewicht und Preis sind wichtige Auswahlfaktoren.

Schutz gegen äußere Einflüsse

Beim Strahlenschutz gibt es drei Möglichkeiten, Menschen vor identifizierten externen Strahlungsquellen zu schützen:

• 

  Zeit begrenzen.  Die Höhe der Strahlenexposition hängt direkt (linear)  von der Zeit ab, die  Menschen in der Nähe der Strahlungsquelle verbringen. Die Dosis kann  durch Begrenzung der Expositionszeit reduziert werden .

• Entfernung.  Die Höhe der Strahlenexposition hängt von der Entfernung von der Strahlungsquelle ab. Ähnlich wie bei einer Hitze von einem Feuer ist die Intensität der Wärmestrahlung hoch, wenn Sie zu nahe sind, und Sie können sich verbrennen. Wenn Sie in der richtigen Entfernung sind, können Sie dort problemlos standhalten und es ist außerdem bequem. Wenn Sie zu weit von der Wärmequelle entfernt sind, kann Sie auch die Unzulänglichkeit der Wärme verletzen. Diese Analogie kann in gewissem Sinne auch auf Strahlung von Strahlungsquellen angewendet werden.
• Abschirmung.  Wenn die Quelle zu intensiv ist und Zeit oder Entfernung keinen ausreichenden Strahlenschutz bieten, muss die Abschirmung verwendet werden. Strahlenschutz besteht normalerweise aus Barrieren aus Blei, Beton oder Wasser. Es gibt viele verschiedene Materialien, die zur Strahlenabschirmung verwendet werden können, aber es gibt viele verschiedene Situationen beim Strahlenschutz. Dies hängt stark von der Art der abzuschirmenden Strahlung, ihrer Energie und vielen anderen Parametern ab. Zum Beispiel kann sogar abgereichertes Uran als guter Schutz vor Gammastrahlung verwendet werden, andererseits ist Uran eine absolut ungeeignete  Abschirmung von Neutronenstrahlung .

Jede elektromagnetische Strahlung mit Ausnahme von sichtbarem Licht (ein sehr schmales Band) ist unsichtbar. Unsichtbare Strahlung umfasst Radiowellen, Infrarot-, UV-, Mikrowellen- und Gammastrahlung. Außerdem sind Alpha- und Betastrahlung sowie „Kathodenstrahlen“ – alles Partikelströme – unsichtbar .

Bemerkenswerterweise ist weder unsichtbare Strahlung für das menschliche Auge vollständig unsichtbar. Ein verwandtes Thema sind kosmische visuelle Phänomene , bei denen Astronauten Lichtblitze sehen können , die vermutlich auf die Interaktion einzelner kosmischer Strahlungsteilchen mit ihren Augen zurückzuführen sind. Die Forscher glauben, dass diese Lichtblitze, die speziell von Astronauten im Weltraum wahrgenommen werden, auf kosmische Strahlung (hochenergetische geladene Teilchen von außerhalb der Erdatmosphäre) zurückzuführen sind, obwohl der genaue Mechanismus unbekannt ist.

Detektion unsichtbarer Strahlung

Detektoren für ionisierende Strahlung bestehen aus zwei Teilen, die normalerweise miteinander verbunden sind. Der erste Teil besteht aus einem empfindlichen Material, das aus einer Verbindung besteht, die bei Bestrahlung Veränderungen erfährt. Die andere Komponente ist ein Gerät, das diese Änderungen in messbare Signale umwandelt.

Die meisten Detektoren ionisierender Strahlung folgen in ihren Grundprinzipien ähnlichen Eigenschaften. Detektoren für ionisierende Strahlung bestehen aus zwei Teilen , die normalerweise miteinander verbunden sind. Der erste Teil besteht aus einem empfindlichen Material , das aus einer Verbindung besteht, die bei Bestrahlung Veränderungen erfährt. Die andere Komponente ist ein Gerät, das diese Änderungen in messbare Signale umwandelt. Alle Detektoren erfordern, dass Strahlung einen Teil ihrer Energie in empfindlichem Material ablegt, das Teil des Instruments ist. Die Strahlung tritt in den Detektor ein, interagiert mit Atomen des Detektormaterials und lagert etwas Energie an empfindliches Material ab. Jedes Ereignis kann ein Signal erzeugen, das ein Impuls, ein Loch, ein Lichtsignal, Ionenpaare in einem Gas und viele andere sein kann. Die Hauptaufgabe besteht darin, ein ausreichendes Signal zu erzeugen, es zu verstärken und aufzuzeichnen.

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.

Im Allgemeinen kann elektromagnetische Strahlung in einen sichtbaren und einen unsichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums unterteilt werden. Licht ist elektromagnetische Strahlung innerhalb eines bestimmten Teils des elektromagnetischen Spektrums. Am unteren Ende des sichtbaren Lichtspektrums wird elektromagnetische Strahlung für den Menschen unsichtbar (Infrarot), da seine Photonen nicht mehr über genügend individuelle Energie verfügen, um eine dauerhafte molekulare Veränderung (Konformationsänderung) des visuellen Moleküls Netzhaut in der menschlichen Netzhaut zu bewirken. welche Veränderung das Sehgefühl auslöst.

Unsichtbare Strahlung

Jede elektromagnetische Strahlung mit Ausnahme von sichtbarem Licht (ein sehr schmales Band) ist unsichtbar. Unsichtbare Strahlung umfasst Radiowellen, Infrarot-, UV-, Mikrowellen- und Gammastrahlung. Außerdem sind Alpha- und Betastrahlung sowie „Kathodenstrahlen“ – alles Partikelströme – unsichtbar .

Bemerkenswerterweise ist weder unsichtbare Strahlung für das menschliche Auge vollständig unsichtbar. Ein verwandtes Thema sind kosmische visuelle Phänomene , bei denen Astronauten Lichtblitze sehen können , die vermutlich auf die Interaktion einzelner kosmischer Strahlungsteilchen mit ihren Augen zurückzuführen sind. Die Forscher glauben, dass diese Lichtblitze, die speziell von Astronauten im Weltraum wahrgenommen werden, auf kosmische Strahlung (hochenergetische geladene Teilchen von außerhalb der Erdatmosphäre) zurückzuführen sind, obwohl der genaue Mechanismus unbekannt ist.

Die Gefahr ionisierender Strahlung besteht darin, dass die Strahlung unsichtbar ist und von den menschlichen Sinnen nicht direkt wahrgenommen werden kann. Menschen können Strahlung weder sehen noch fühlen, aber sie gibt Energie an die Materialmoleküle ab. Die Energie wird für jede Wechselwirkung zwischen der Strahlung und einem Molekül in geringen Mengen übertragen, und es gibt gewöhnlich viele Arten von Wechselwirkungen. Daher können Sie Strahlung nur mit Instrumenten ( Detektoren für ionisierende Strahlung ) erfassen und messen .

Detektion unsichtbarer Strahlung

Detektoren für ionisierende Strahlung bestehen aus zwei Teilen, die normalerweise miteinander verbunden sind. Der erste Teil besteht aus einem empfindlichen Material, das aus einer Verbindung besteht, die bei Bestrahlung Veränderungen erfährt. Die andere Komponente ist ein Gerät, das diese Änderungen in messbare Signale umwandelt.

Die meisten Detektoren ionisierender Strahlung folgen in ihren Grundprinzipien ähnlichen Eigenschaften. Detektoren für ionisierende Strahlung bestehen aus zwei Teilen , die normalerweise miteinander verbunden sind. Der erste Teil besteht aus einem empfindlichen Material , das aus einer Verbindung besteht, die bei Bestrahlung Veränderungen erfährt. Die andere Komponente ist ein Gerät, das diese Änderungen in messbare Signale umwandelt. Alle Detektoren erfordern, dass Strahlung einen Teil ihrer Energie in empfindlichem Material ablegt, das Teil des Instruments ist. Die Strahlung tritt in den Detektor ein, interagiert mit Atomen des Detektormaterials und lagert etwas Energie an empfindliches Material ab. Jedes Ereignis kann ein Signal erzeugen, das ein Impuls, ein Loch, ein Lichtsignal, Ionenpaare in einem Gas und viele andere sein kann. Die Hauptaufgabe besteht darin, ein ausreichendes Signal zu erzeugen, es zu verstärken und aufzuzeichnen.

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.

Schwache Kraft gegen elektromagnetische Kraft