Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Fyzikální metody a technika v biomedicíně Jakub Čížek – katedra fyziky nízkých teplot Tel: 221 912 788 Doporučená literatura: W.R.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Fyzikální metody a technika v biomedicíně Jakub Čížek – katedra fyziky nízkých teplot Tel: 221 912 788 Doporučená literatura: W.R."— Transkript prezentace:

1 Fyzikální metody a technika v biomedicíně Jakub Čížek – katedra fyziky nízkých teplot Tel: Doporučená literatura: W.R. Leo: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag, Berlin (1987) P.Hautojärvi: Positrons in Solids, Topics in Current Physics, Springer-Verlag (1979) A. Dupasquier, A.P. Mills, Jr. (eds.): Positron Spectroscopy of Solids, IOS Press, Amsterdam (1995) Y.C. Jean: Principles and Application of Positron & Positronium Chemistry, World Scientific, Singapore (2003)

2 Fyzikální metody a technika v biomedicíně Obsah: Interakce částic a žáření s živou tkání Zobrazovací systémy využívající rtg. záření Anihilace pozitronů Pozitronová emisní tomografie Další nukleární zobrazovací systémy

3 Elementární částice (standardní model) tvoří hadrony protony, neutrony, mesony, baryony silná interakce elektromagnetická interakce slabá interakce

4 Jaderné záření typ zářenípůvodfyzikální procesnábojm 0 c 2 (MeV) energetické spektrum  -částice 4 He jádrojaderný rozpad / reakce diskrétní (MeV)   elektrony jádrojaderný rozpad0.511spojité (keV - MeV)   pozitrony jádrojaderný rozpad spojité (keV - MeV)  záření jádrode-exitace jádra00diskrétní (keV - MeV) X  záření elektronový obal de-exitace atomu00diskrétní (eV - keV) konverzní e - elektronový obal de-exitace jádra0.511diskrétní ( keV) Augerovy e - elektronový obal de-exitace atomu0.511diskrétní (eV - keV) neutronyjádrojaderná reakce diskrétní / spojité (keV - MeV)

5  rozpad diskrétní energetické spektrum Z energie

6 diskrétní energetické spektrum uranová rozpadová řada  rozpad

7  rozpad  - rozpad:  + rozpad:

8  - rozpad:  + rozpad:  rozpad

9  1/2 = 3.7 ps   0.06 %   90.4 %, EC 9.5 % T 1/2 = 2.6 year  1274 keV   - rozpad záchyt e - pro Q < 2m e c 2 pouze EC  rozpad

10   - rozpad energetické spektrum e + emitovaných 22 Na E mean = 205 keV Q = E max = 545 keV  rozpad

11   - rozpad energetické spektrum e + emitovaných 22 Na E mean = 205 keV Q = E max = 545 keV  rozpad

12 reakce ( ,n) energetické spektrum n diskrétní neutrony rozmazání Dopplerovým posuvem

13 Aktivita počet rozpadů za jednotku času Curie (Ci) = 3.7  rozp.s -1 1 Ci = aktivita 1g 226 Ra 1 Becquerel (Bq) = 1 rozp. s -1 = 2.7  Ci = 27 pCi 1 MBq = 27  Ci

14 Dávka množství radiace absorbované objektem Gray (Gy) = 1 J / kg energie absorbovaná jednotkou hmotnosti  p  rychlé ntermalizované n Q Sievert (Sv) = 1 Gy  Q Q = quality factor  míra nebezpečnosti daného typu záření velikost poškození způsobeného radiací absorbovanou objektem

15 Dávka množství radiace absorbované objektem Gray (Gy) = 1 J / kg energie absorbovaná jednotkou hmotnosti opakované ozařováníd (mSv / rok) kosmické záření2.8 přirozené pozadí2.4 radioizotopy v těle2.8 přirozené pozadí na palubě letadla24 Fukushima – místo s nejvyšším zamořením 9  Sievert (Sv) = 1 Gy  Q Q = quality factor  míra nebezpečnosti daného typu záření velikost poškození způsobeného radiací absorbovanou objektem jedorázové ozářeníd (mSv) rtg. skaner na letiši 0.25  rtg. zubů 5-10  Mammogram CT skan celého těla10-30 Fukushima – max. dávka na obyvatele evakuované z místa 68

16 Účinný průřez tok = počet částic dopadajících na jednotku plochy za jednotku času počet částic detekovaných za jednotku času celkový účinný průřez diferenciální účinný průřez

17 Střední volná dráha N - počet atomů na jednotku plochy A - plocha terčíku P(x) - pravděpodobnost, že částice urazí dráhu x bez jakékoliv interakce w dx - pravděpodobnost, že částice bude interagovat na úseku x, x + dx

18 Střední volná dráha pravděpodobnost, že částice urazí dráhu x a pak bude interagovat na úseku x, x + dx: průměrná dráha, kterou částice urazí než dojde k interakci: pravděpodobnost, že částice interaguje při průletu terčíkem o tloušťce dx: střední volná dráha

19 Interakce nabitých částic s látkou 1. nepružné srážky s elektrony v elektronovém obalu atomů a molekul 2. elastický rozptyl na jádrech atomů 3. emise Čerenkovova záření 4. jaderné reakce 5. brzdné záření (Bremsstrahlung)

20 Interakce nabitých částic s látkou I. Těžké částice (těžší než elektron): p +, , ionty.. - nepružné srážky s elektrony,  = 10 7 – 10 8 barn - měkké srážky: excitace - tvrdé srážky: ionizace - např. 10 MeV p + ztratí všechnu svoji kinetickou energii na x  0.25 mm - rychlost úbytku energie (stopping power): (N. Bohr) m – hmotnost částice, z e – náboj částice, v – rychlost částice N e – elektronová hustota, m e – klidová hmotnost elektronu, - střední orbitální rychlost elektronů

21 Interakce nabitých částic s látkou I. Těžké částice (těžší než elektron): p +, , ionty.. - nepružné srážky s elektrony,  = 10 7 – 10 8 barn - měkké srážky: excitace - tvrdé srážky: ionizace - rychlost úbytku energie (stopping power): (Bethe - Bloch)  – korekce na hustotu, C – korekce na orbitání rychlost e - v elektronovém obalu r e – klasický poloměr e  cm, m e – klidová hmotnost elektronu, N a – Avogadrovo číslo I – střední excitační potenciál, Z – protonové číslo materiálu, A – hmotnostní číslo materiálu  – hustota materiálu, z – náboj částic (v jednotkách e)  = v/c,  = (1-   ) -1/2 W max maximální transfer energie v jedné srážce

22 Interakce nabitých částic s látkou I. Těžké částice (těžší než elektron): p +, , ionty.. Bethe - Bloch Braggova křivka

23 Interakce nabitých částic s látkou II. Lehké částice: e -, e + - nepružné srážky s elektrony - brzdné záření (Bremsstrahlung) (Bethe - Bloch)

24 Interakce nabitých částic s látkou

25

26

27

28 Interakce fotonů látkou 1. fotoelektrický jev (fotoefekt) 2. Comptonův rozptyl 3. tvorba párů 4. jaderné reakce např. ( , n) základní odlišnosti od nabitých částic: podstatně větší pronikavost (menší  ) při průchodu svazku fotonů terčíkem dochází k zeslabení intenzity, ale ne ke změně energie fotoefekt (absorpce) Comptonův rozptyl tvorba párů zeslabení intenzity po průchodu terčíkem o tloušťce x:  – absorpční koeficient

29 Fotoefekt energie vyraženého elektronu: h - energie absorbovaného fotonu E B – vazebná energie elektronu

30 Comptonův rozptyl energie rozptýleného fotonu: maximální energie elektronu: (  = 180 o ) Comptonova hrana

31 Comptonův rozptyl energie rozptýleného fotonu: maximální energie elektronu: (  = 180 o ) Comptonova hrana 60 Co spektrum (NaI scintilátor) Comptonova hrana fotopeaky (1173, 1333 keV) zpětný rozptyl

32 Tvorba párů účinný průřez

33 Interakce fotonů s látkou


Stáhnout ppt "Fyzikální metody a technika v biomedicíně Jakub Čížek – katedra fyziky nízkých teplot Tel: 221 912 788 Doporučená literatura: W.R."

Podobné prezentace


Reklamy Google