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Klappentext

Die bewährte Einführung vermittelt physikalische, biologische und rechtliche Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes auf dem neuesten Stand. Für den praktischen Gebrauch enthält das Buch einen ausführlichem Formel- und Tabellenanhang. Zahlreiche Übungsaufgaben helfen, den Lehrstoff weiter zu vertiefen.

 

 

Aus dem Inhalt:

Abschnitt I: Physikalische Grundlagen / /1 Strahlungsarten und Strahlungsfelder 15 /1.1 Die atomare Energieeinheit Elektronvolt (eV) 16 /1.2 Begriffe und einfache Rechenregeln der Relativitätstheorie 17 /1.3 Korpuskeln 24 /1.4 Photonen 26 /1.4.1 Das klassische Wellenbild 27 /1.4.2 Elektromagnetische Wellenpakete (Photonen) 31 /1.5 Dualismus Teilchen-Welle* 34 /1.6 Beschreibung von Strahlungsfeldern* 38 /1.6.1 Der stochastische Charakter von Strahlungsfeldern* 40 /1.6.2 Nichtstochastische Strahlungsfeldgrößen* 42 /1.6.3 Der Wirkungsquerschnitt* 44 /Aufgaben 49 /Aufgabenlösungen 51 / /2 Atomaufbau 53 /2.1 Historische Atommodelle* 53 /2.2 Die Atomhülle 57 /2.2.1 Aufbau der Atomhülle 57 /2.2.2 Anregung und Ionisation von Atomhüllen 66 /2.2.3 Hüllenstrahlungen 67 /2.2.3.1 Charakteristische Photonenstrahlung 69 /2.2.3.2 Augerelektronen 71 /2.2.3.3 Fluoreszenz- und Augerelektronenausbeuten 72 /2.3 Der Atomkern 75 /2.3.1 Atomkernmodelle 78 /2.3.2 Bindungsenergie und Massendefekt von Atomkernen 82 /2.3.3 Anregung von Atomkernen und Separation von Nukleonen 85 /2.4 Wichtige Begriffe der Atom- und Kernphysik 88 /Aufgaben 91 /Aufgabenlösungen 93 / /3 Die radioaktiven Umwandlungen 95 /3.1 Der Alphazerfall 101 /3.2 Die ß-Umwandlungen 106 /3.2.1 Die ß'-Umwandlung 112 /3.2.2 Die ß+-Umwandlung 114 /3.3 Der Elektroneinfang (EC) 117 /3.4 Die Gammaemission 118 /3.5 Die Innere Konversion (IC) 122 /3.6 Spontane Kernspaltung 125 /3.7 Protonenemission, Neutronenemission, Cluster-Emission* 126 /3.8 Betaverzögerte Prozesse* 128 /Aufgaben 131 /Aufgabenlösungen 132 / /4 Das Zerfallsgesetz 135 /4.1 Aktivitätsdefinitionen 135 /4.2 Formulierung des Zerfallsgesetzes 138 /4.3 Aktivitätsanalyse und radioaktives Gleichgewicht* 146 /4.4 Experimentelle Bestimmung von Halbwertzeiten 154 /4.5 Aktivierungsanalyse, Fluoreszenzanalyse* 155 /Aufgaben 157 /Aufgabenlösungen 15 8 / /5 Natürliche und künstliche Radioaktivität 159 /5.1 Natürliche Radioaktivität 159 /5.1.1 Die primordialen Radionuklide 159 /5.1.2 Die kosmogenen Radionuklide 166 /5.2 Künstliche Radioaktivität 170 /Aufgaben 176 /Aufgabenlösungen 177 / /Abschnitt II: Physikalische Wechselwirkungen /6 Größen zu den physikalischen Strahlungswirkungen 179 /6.1 lonisierungsvermögen und lonisierungsdichte 180 /6.2 Der Lineare Energietransfer (LET) 185 /6.3 Stochastische Messgrößen für die Mikrodosimetrie* 180 /Aufgaben 192 /Aufgabenlösungen 193 / /7 Wechselwirkungen ionisierender Photonenstrahlung 195 /7.1 Der Photoeffekt 196 /7.2 Der Comptoneffekt 202 /7.2.1 Überblick über die Theorie des Comptoneffekts* 203 /7.2.1.1 Berechnung der Energie des gestreuten Photons* 203 /7.2.1.2 Winkelverteilungen der Comptonphotonen* 207 /7.2.1.3 Energie- und Winkelverteilungen der Comptonelektronen* /7.3 Die Paarbildung durch Photonen im Coulombfeld 219 /7.4 Die kohärente Streuung 223 /7.5 Kernphotoreaktionen 225 /7.6 Überblick zu den Photonenwechselwirkungen 229 /7.7 Der Schwächungskoeffizient für Photonenstrahlung 222 /7.8 Der Schwächungskoeffizient bei Stoffgemischen und Verbindungen* 237 /7.9 Der Energieumwandlungskoeffizient für Photonenstrahlung 237 /7.10 Der Energieabsorptionskoeffizient für Photonenstrahlung 242 /Aufgaben 246 /Aufgabenlösungen 248 / /8 Schwächung von Strahlenbündeln ungeladener Teilchen 251 /8.1 Exponentielle Schwächung 252 /8.2 Schwächung schmaler heterogener Strahlenbündel ungeladener Teilchen* /8.3 Aufhärtung und Homogenität heterogener Photonenstrahlung* 259 /8.4 Veränderungen ausgedehnter, divergenter Strahlenbündel in dicken 264 /Absorbern* /Aufgaben 271 /Aufgabenlösungen 273 / /9 Wechselwirkungen von Neutronenstrahlung 275 /9.1 Elastische Neutronenstreuung 280 /9.1.1 Labor- und Schwerpunktsystem* 280 /9.1.2 Neutronenrestenergie bei der elastischen Streuung* 281 /9.1.3 Energieübertrag durch Neutronen 283 /9.1.4 Elastische Vielfachstreuung von Neutronen 283 /9.1.5 Moderation und Lethargie von Neutronen* 283 /9.1.6 Elastische Neutronenwechselwirkungen mit menschlichem Gewebe /9.2 Inelastische Neutronenstreuung 287 /9.3 Neutroneneinfangreaktionen 287 /9.3.1 Einfang langsamer Neutronen 287 /9.3.2 Einfang schneller Neutronen 291 /9.4 Neutroneninduzierte Kernspaltung und Spallation 292 /Aufgaben 295 /Aufgabenlösungen 297 / /10 Wechselwirkungen geladener Teilchen 299 /10.1 Anhängigkeit der Wechselwirkungen vom Stoßparameter 299 /10.2 Das Bremsvermögen für geladene Teilchen 306 /10.2.1 Das Stoßbremsvermögen 306 /10.2.2 Das Strahlungsbremsvermögen 315 /10.3 Besonderheiten bei der Bremsung von Elektronen 320 /10.3.1 Richtungsverteilung der Bremsstrahlungsphotonen für Elektronenstrahlung /10.3.2 Verhältnis von Stoßbremsvermögen und Strahlungsbremsvermögen für Elektronen /10.3.3 Energiespektren von Elektronen in Materie 324 /10.4 Das Streuvermögen für geladene Teilchen 327 /10.4.1 Das Streuvermögen für Elektronen 327 /10.4.2 Transmission und Rückstreuung von Elektronen 330 /10.4.3 Streuung von Protonen am Coulombfeld der Kerne 333 /10.4.4 Nukleare Wechselwirkungen von Protonen 334 /10.5 Reichweiten geladener Teilchen 336 /10.5.1 Reichweiten schwerer geladener Teilchen 336 /10.5.2 Bahnlänge und Reichweiten monoenergetischer Elektronen 340 /10.5.3 Reichweiten und Transmission von ß-Strahlung 344 /10.6 Wechselwirkungen negativer Pi-Mesonen 347 /Aufgaben 348 /Aufgabenlösungen 3 49 / /Abschnitt III: Dosisgrößen und Dosisberechnungen / /11 Dosisgrößen 351 /11.1 Die physikalischen Dosisgrößen 351 /11.2 Die Dosisgrößen im Strahlenschutz 353 /11.2.1 Die Mess-Äquivalentdosis 356 /11.2.2 Die Ortsdosisgrößen 358 /11.2.3 Die Personendosisgrößen 361 /11.2.4 Die Organ-Äquivalentdosen 3 62 /11.2.5 Die Effektive Dosis 365 /11.2.6 Probleme mit den aktuellen Strahlenschutzdosisgrößen 370 /11.3 Änderungen der Dosisgrößen im Strahlenschutz* 371 /11.3.1 Die ehemaligen Dosismessgrößen im Strahlenschutz* 371 /11.3.2 Die ehemalige Größe Äquivalentdosis* 372 /11.3.3 Die ehemalige Größe effektive Äquivalentdosis* 374 /11.3.4 Die Entwicklung der Gewebe-Wichtungsfaktoren* 375 /Aufgaben 378 /Aufgabenlösungen 3 79 / /12 Strahlenschutzphantome 381 / /13 Dosisleistungskonstanten, Hautdosisfaktoren und Inkorporationsfaktoren /13.1 Dosisleistungskonstanten für ionisierende Photonenstrahlungen 391 /13.1.1 Kermaleistungskonstanten für Gammastrahler 3 91 /13.1.2 Strahlenschutz-Dosisleistungskonstanten für Gammastrahler 3 98 /13.1.3 Dosisleistungskonstanten für Beta-Bremsstrahlungen 400 /13.1.4 Dosisleistungskonstanten für Röntgenstrahler 401 /13.1.5 Umrechnung der Ortsdosen in Körperdosen für Photonen 403 /13.2 Dosisleistungsfunktionen für reine Betastrahler 406 /13.2.1 Dosisleistungsfunktionen für Betapunktstrahler 406 /13.2.2 Dosisleistungen für Beta-Linien- und Beta-Flächenstrahler 410 /13.2.3 Dosisleistungen in betakontaminierten Luftvolumina 412 /13.2.4 Umrechnung der Ortsdosen in Körperdosen für Betastrahler* 414 /13.3 Dosisfaktoren bei Hautkontaminationen 416 /13.4 Dosisfaktoren bei Radionuklidinkorporation 423 /Aufgaben 426 /Aufgabenlösungen 427 / /Abschnitt IV: Biologische und epidemiologische Grundlagen / /14 Grundlagen zur Biologie menschlicher Zellen 429 /14.1 Aufbau menschlicher Zellen 429 /14.2 Die Zellorganellen* 432 /14.3 Struktur und Replikation der DNS 435 /14.4 Erzeugung von Proteinen* 440 /14.5 Chromosomen* 443 /14.6 Die Phasen des Zellzyklus 445 /14.7 Wichtige Begriffe der Zellbiologie 448 /Aufgaben 45 1 /Aufgabenlösungen 452 / /15 Strahlenbiologie der Zelle 453 /15.1 Die strahlenbiologische Wirkungskette in Zellen 454 /15.2 Direkte und indirekte Strahlenwirkungen 456 /15.3 DNS-Schäden 461 /15.3.1 Arten von DNS-Schäden 462 /15.4 Die Reparaturen von DNS-Schäden 467 /15.4.1 Direktreparaturen von Basenschäden 469 /15.4.2 Exzisionsreparaturen von Basenschäden 470 /15.4.3 Reparaturen von DNS-Strangbrüchen 474 /15.4.4 Genetische Defekte der DNS-Reparaturmechanismen* 482 /15.5 Wichtige Begriffe der Strahlenbiologie 484 /Aufgaben 487 /Aufgabenlösungen 488 / /16 Dosiswirkungsbeziehungen und RBW 491 /16.1 Dosiswirkungskurven und Überlebenskurven 492 /16.1.1 Mathematische Beschreibung von Überlebenskurven* 495 /16.2 Parameter der Strahlenwirkung 502 /16.2.1 Der Sauerstoffeffekt 503 /16.2.2 Chemische Modifikatoren der Strahlenwirkung 505 /16.2.3 Abhängigkeit der Strahlenwirkung von der Zellzyklusphase 508 /16.2.4 Abhängigkeit der Strahlenwirkung vom zeitlichen Bestrahlungsmuster /16.2.5 Einflüsse des morphologischen Zelldifferenzierungsgrades 515 /16.2.6 Volumeneffekte der Strahlenwirkung 516 /16.2.7 Temperaturabhängigkeit der Strahlenwirkung 516 /16.3 Die Relative Biologische Wirksamkeit (RBW) 520 /16.3.1 Die Dosisabhängigkeit der RBW* 521 / / /10 Inhaltsverzeichnis / /16.3.2 Abhängigkeit der RBW vom Linearen Energietransfer LET* 525 /16.3.3 RBW und Wichtungsfaktoren Q und WR im Strahlenschutz* 527 /Aufgaben 530 /Aufgabenlösungen 531 / /17 Risiken und Wirkungen ionisierender Strahlung 533 /17.1 Allgemeine Strahlenschutzbegriffe 534 /17.2 Der Risikobegriff im Strahlenschutz* 53 8 /17.3 Gewebereaktionen - Deterministische Strahlenwirkungen 541 /17.4 Stochastische Strahlenwirkungen 554 /17.4.1 Dosis-Wahrscheinlichkeitskurven für stochastische Schäden 556 /17.4.2 Abschätzungen des stochastischen Strahlenrisikos 558 /17.4.2.1 Abschätzung des Krebsrisikos 559 /17.4.2.2 Das heriditäre Strahlenrisiko 565 /17.4.3 Altersabhängigkeit des stochastischen Strahlenrisikos 567 /17.5 Risiken pränataler Strahlenexposition 571 /Aufgaben 574 /Aufgabenlösungen 576 / /18 Mittlere Strahlenexpositionen des Menschen 579 /18.1 Natürliche Strahlenexposition 580 /18.1.1 Externe terrestrische Strahlenexposition 5 80 /18.1.2 Externe kosmische Strahlenexposition 589 /18.1.3 Interne Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide 598 /18.1.3.1 Interne Strahlenexposition durch kosmogene Radionuklide /18.1.3.2 Interne Strahlenexposition durch primordiale Radionuklide /18.1.4 Zusammenfassung zur mittleren natürlichen Strahlenexposition 610 /18.2 Zivilisatorisch bedingte Strahlenexposition 612 /18.2.1 Medizinische Strahlenexpositionen 613 /18.2.2 Kernwaffentests 623 /18.2.3 Kernenergie 626 /18.2.4 Energie- und Wärmeerzeugung durch fossile Brennstoffe 629 /18.2.5 Weitere zivilisatorische Strahlungsquellen 629 /18.2.6 Baumaterialien* 630 /18.2.7 Berufliche Strahlenexposition 633 /18.3 Überblick zur natürlichen und zivilisatorischen Strahlenexposition 634 /Aufgaben 638 /Aufgabenlösungen 639 / /Abschnitt V: Praktischer Strahlenschutz / /19 Strahlenschutzrecht 641 /19.1 Das neue System des Strahlenschutzrechts 641 /19.2 Strahlenschutzverantwortliche und Beauftragte, Anwender 644 /19.3 Fachkunde im Strahlenschutz 647 /19.4 Unterweisungen und Dokumentationen 648 /19.5 Medizinphysik-Experten - MPE 651 /19.6 Strahlenschutzbereiche 652 /19.7 Grenzwerte 653 /19.8 Diagnostische Referenzwerte - DRW 661 /Aufgaben 664 /Aufgabenlösungen 665 /20 Regeln und Verfahren zum praktischen Strahlenschutz 669 /20.1 Allgemeine Regeln zur Verringerung der Strahlenexposition 669 /20.2 Abschirmung direkt ionisierender Strahlungen 672 /20.3 Abschirmung von Neutronenstrahlung 675 /20.4 Abschirmung von Photonenstrahlungen 675 /20.4.1 Abschirmung niederenergetischer Röntgenstrahlung 676 /20.4.1.1 Bleigleichwerte von Strahlenschutzmitteln im Röntgen 683 /20.4.2 Abschirmung von Gammastrahlung in der Nuklearmedizin 689 /20.4.3 Auslegung von Abschirmungen und Schutzwänden für harte und ultraharte Gammastrahlung /Aufgaben 698 /Aufgabenlösungen 700 / /21 Strahlenexpositionen und Strahlenschutz in der Projektionsradiografie /21.1 Dosisbedarf von Detektoren für die Projektionsradiografie 704 /21.2 Körperdosisabschätzungen für Patienten 708 /21.3 Expositionen des Personals in der Projektionsradiografie 717 /21.3.1 Exposition im Nutzstrahl von Projektionsradiografieanlagen 717 /21.3.2 Strahlenexposition des Personals im Streustrahlungsfeld von Anlagen zur Projektionsradiografie /21.4 Einfluss von Positionierung und Feldgröße bei Durchleuchtungen auf die Strahlenexposition /21.5 Umgang mit Bleischürzen in der radiologischen Praxis 725 /Aufgaben 730 /Aufgabenlösungen 731 / /22 Strahlenexpositionen und Strahlenschutz in der Computertomografie /22.1 Der Pitchfaktor bei CT-Untersuchungen 734 /22.2 CTDI und Dosislängenprodukt bei CT-Untersuchungen 734 /22.3 Abschätzung der Patientendosis bei CT-Untersuchungen* 739 /22.4 Strahlenexposition des Personals bei der Computertomografie 751 /Aufgaben 754 /Aufgabenlösungen 754 / /23 Strahlenexpositionen und Strahlenschutz in der Nuklearmedizin /23.1 Strahlenexpositionen von Patienten 756 /23.2 Strahlenexpositionen des nuklearmedizinischen Personals 759 /23.2.1 Externe Strahlenexpositionen durch Gammastrahler 760 /23.2.2 Strahlenexpositionen beim Hantieren von Betastrahlern 767 /23.2.3 Strahlenexposition bei Inkorporation von Radionukliden 772 /Aufgaben 775 /Aufgabenlösungen 776 / /Abschnitt VI: Daten / /24 Anhang 777 /24.1 Einheiten des Internationalen Einheitensystems SI, abgeleitete Einheiten 777 /24.2 Praktische physikalische Konstanten und Einheiten 780 /24.3 Daten von Elementarteilchen, Nukleonen und leichten Nukliden 783 /24.4 Massenschwächungskoeffizienten für monoenergetische Photonen 784 /24.5 Zusammensetzung der Massenphotonenwechselwirkungskoeffizienten für Stickstoff und Blei /24.6 Massenenergieabsorptionskoeffizienten Men/p für monoenergetische Photonen /24.7 Massenstoßbremsvermögen für monoenergetische Elektronen 795 /24.8 Massenstrahlungsbremsvermögen für monoenergetische Elektronen 798 /24.9 Bremsstrahlungsausbeuten für monoenergetische Elektronen 799 /24.10 Massenstoßbremsvermögen und Massenreichweiten für Alphateilchen, Protonen und Reichweitenvergleich /24.11 Massendichten wichtiger dosimetrischer Substanzen 807 /24.12 Gewebe-Luft-Verhältnisse für diagnostische Röntgenstrahlung 808 /24.13 Patientenschwächungsfaktoren und Konversionsfaktoren für diagnostisehe Röntgenstrahlung /24.14 Ortsdosisleistungen im Streustrahlungsfeld eines Computertomografen 811 /24.15 Daten zum ICRP Referenzmenschen 812 /24.16 Elemente des Periodensystems 815 /24.17 Bindungsenergien von Valenzelektronen 818 /24.18 Dosisleistungsfaktoren bei Hautkontamination mit Radionukliden 819 /24.19 Dosisfaktoren bei Inkorporation von Radionukliden 821 /24.20 Halbwertzeiten wichtiger Radionuklide 824 / /25 Literatur 825 /25.1 Lehrbücher und Monografien 825 /25.2 Wissenschaftliche Einzelarbeiten 830 /25.3 Nationale und internationale Protokolle und Reports zu Dosimetrie und Strahlenschutz /25.4 Gesetze, Verordnungen und Richtlinien zum Strahlenschutz, gültig für die Bundesrepublik Deutschland /25.5 Deutsche Industrie-Normen zu Dosimetrie und Strahlenschutz 854 /25.6 Wichtige Internetadressen 857 / /Wichtige Abkürzungen 861 / /Sachregister 863