Ionizujúce žiarenie: hrozba alebo pomocník?ncpvat.cvtisr.sk/buxus/docs//Veda_v_CENTRE/VvC... · neionizujúce ionizujúce priamo (nabité častice) nepriamo (nenabité častice)

Ústav jadrového a fyzikálneho inţinierstva

prof. Ing. Marcel MiGLiERiNi, DrSc.Slovenská technická univerzita v Bratislave

a

Slovenská spektroskopická spoločnosťčlen Zväzu vedecko-technických spoločností

[email protected]

www.nuc.elf.stuba.sk/bruno

Ionizujúce žiarenie:hrozba alebo pomocník?

© Marcel MiGLiERiNi MMiiiii

Bratislava

26.5.2011 2

Prírodné zdroje rádioaktívneho pozadia kozmické ţiarenie

rádioaktivita hornín, vody a vzduchu


Bratislava

26.5.2011 3

Prirodzené pozadie žiarenie prirodzene a nevyhnutne prítomné v životnom prostredí

kozmické ţiarenie vonkajšie gama vnútorné gama radón

Aus

trál

ia

Ang

lick

o

Šva

jčia

rsko

Švé

dsk

o

Špa

niels

ko

Port

ugal

sko

Nór

sko

Hol

andsk

o

Lux

em

bur

sko

Tal

ians

ko

Írsk

o

Gré

cko

Nem

eck

o

Fra

ncúz

sko

Fín

sko

Belg

icko

Dán

sko

Rak

úsko


Bratislava

26.5.2011 4

1. Kozmické žiarenie

2. Radón v domoch

3. Rádioaktivita Zeme

4. Rádioaktivita v potrave

5. Priemyselné aplikácie

6. Medicínske aplikácie

7. Jadrové elektrárne

Celková ročná efektívna dávka

2 - 5 mSv/rok

Príspevky k dávke žiarenia


Bratislava

26.5.2011 5

Vplyv radónu priemerná celoročná efektívna dávka na obyvateľa

z inhalácie radónu a jeho dcérskych produktov v pobytových priestoroch v okresoch SR


Bratislava

26.5.2011 6

Globálny rádioaktívny spád


Bratislava

26.5.2011 7

l

E

Druhy žiarenia

Ţiarenie neionizujúce

ionizujúce

priamo (nabité častice)

nepriamo (nenabité častice)

kozmické gama röntgenové ultrafialové viditeľné infračervené mikrovlnné rádiové

0.1 pm 0.1 pm 1 nm 100 nm 400 – 700 nm 1 mm 1 cm 1 m 1 km

10 MeV 10 MeV 1 keV 10 eV 1 eV 1 meV 100 meV 1meV 1 peV

ionizujúce ţiarenie


Bratislava

26.5.2011 8

Zdroje ionizujúceho žiarenia

Druh ţiarenia alfa

beta

gama (+ X-ray)

neutróny

nespôsobujú

indukovanú

rádioaktivitu

Pôvod zdrojov ţiarenia prirodzené rádionuklidy

umelé rádionuklidy

jadrový reaktor

urýchľovače

zdroj ţiarenia

papier

hliník

olovoRutherford, Ernest1871-1937Nobelova cena 1908


Bratislava

26.5.2011 9

Videnie neviditeľného

rádiové vlnyIRviditeľnésvetlo

UVmäkké rtg.ţiarenie

tvrdé rtg. ţiarenie

gama lúče

elektromagnetické vlny

dombunkaatómy/molekulykvarky/nukleóny

elektróny

rtg. žiarenieneutróny

synchrotrónovéžiarenie

kolaidery


Bratislava

26.5.2011 10

Obraz

vplyv vlnovej dĺţky

RTG

UV

VIS

IR

RF


Bratislava

26.5.2011 11

Diagnostika – podľa činnosti

morfologická usporiadanie, tvar, veľkosť, …

funkčná činnosť orgánov

dynamická časové závislosti


Bratislava

26.5.2011 12

Diagnostika – podľa usporiadania

absorpčná RTG, CT, SR

emisná gama kamera, PET

MRI

kombinovaná CT+PET, CT+MRI


Bratislava

26.5.2011 13

Počítačová tomografia (CT)

obraz – odtiene šedej


Bratislava

26.5.2011 14

3D CT

veľké mnoţstvo rezov spätne poskladané do 3D objektu

zobrazovanie celých orgánov

virtuálna endoskopia


Bratislava

26.5.2011 15

CT tomograf

gantry

RTG trubica

kolimácia a filtrácia

detektory

systém získavaniaúdajov

vyšetrovacie lôţko


Bratislava

26.5.2011 16

Gama kamera

diagnostika pomocou zavedenia rádionuklidmi značkovaných farmák (rádiofarmák) do organizmu


Bratislava

26.5.2011 17

Celotelový scintigraf


Bratislava

26.5.2011 18

PET

Pozitrónová emisná tomografia (PET) aplikácia zdroja pozitrónov (e+)

anihilácia: e- + e+ 2g (0.511 MeV)

Prstenec

detektorov


Bratislava

26.5.2011 19

PET – Funkčná diagnostika

mozog v kľude

počúvanie

videnie

FDG


Bratislava

26.5.2011 20

+ =

CT snímka PET snímka PET/CT snímka

anatomická štruktúra biologické procesy anatomická štruktúra

a

biologické procesy

Kombinované CT + PET


Bratislava

26.5.2011 21

Účinky žiarenia

Fyzikálne

Prenos energie

zmena teploty excitácia (a) ionizácia (b) (a) (b)

Adenín TymínCytozín Guanín

Biologické bunka

DNA


Bratislava

26.5.2011 22

žiarenie + H2O H2O+ + e-

H2O+ H+ + OHo

e- + H2O Ho + OH-

Žiareni

e

Oxidácia DNA OH radikálmi

1. somatické (ožiarený jedinec)

2. genetické (potomkovia)

Priama ionizácia DNA Ionizácia iných molekúl

Biologické účinky žiarenia

ŽIADNY EFEKT

DNA obnovená

Enzymatická obnova

DNA poškodená

BIOLOGICKÉ EFEKTY


Bratislava

26.5.2011 23

Terapia

liečba oţarovaním

oţarovací plán

fantóm

fotóny ióny


Bratislava

26.5.2011 24

Lineárny urýchľovač


Bratislava

26.5.2011 25

Moderné trendy

tvarovanie zväzku asymetrické čeluste

dynamické kliny

mnoholamelový kolimátor - MLC

konformálna 3D liečba konformovanie – prispôsobenie rozloženia dávky nádorovému objemu

digitálna rekonštrukcia objemov – 3D plánovanie

IMRT (intensity modulated radiotherapy)

dynamická

statická


Bratislava

26.5.2011 26

Nukleárna medicína


Bratislava

26.5.2011 27

Dátovanie


Bratislava

26.5.2011 28

Priemyselné aplikácie


Bratislava

26.5.2011 29

Jadrový reaktor


Bratislava

26.5.2011 30

Bórová neutrónová záchytová terapia

jadrový reaktor: En < 0.025 eV

dolet 10 mm

HeLinB 4

2

7

3

1

0

10

5


Bratislava

26.5.2011 31

Synchrotrónové žiarenie

Emisiné spektrum

1 eV 10 eV 100 eV 1 keV 10 keV 100 keV

Energie

1013

1014

109

1010

1011

1012

10000 1000 100 10 1 0.1

Longueur d'onde (Å)

108

107

Nombrede photons

ohýbacímagnet

Slnkortg. trubice

početfotónov

energia

Bri

lian

cia


Bratislava

26.5.2011 32

ESRF, Grenoble


Bratislava

26.5.2011 33

Medicína

Chémia

V službách vedeckého bádania …

Fyzika

Materiálovévedy

Biológia

Environmentálnevedy


Bratislava

26.5.2011 34

… a priemyselného výskumu.

Spolupráca s verejnýmsektorom

Cielený výskum


Bratislava

26.5.2011 35

European XFEL, GmbH

Injektorová časť v DESY

2,1 km dlhý

lineárny urýchľovač

ondulátorová časť

experimentálna hala

v Schenefelde


Bratislava

26.5.2011 36

XFEL – nový zdroj synchrotrónového žiarenia

biliancia o 10 rádov vyššia ako u

synchrotrónov 3. generácie

časová štruktúra pulzov 2.7 kHz na balík

5 MHz v balíku


Bratislava

26.5.2011 37

koniec

Documents

Ionizujúce žiarenie: hrozba alebo pomocník?ncpvat.cvtisr.sk/buxus/docs//Veda_v_CENTRE/VvC... · neionizujúce ionizujúce priamo (nabité častice) nepriamo (nenabité častice)