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1 von 27
Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes
VerfasserIn: Krieger, Hanno
Verfasserangabe: Hanno Krieger
Jahr: 2012
Verlag: Wiesbaden, Vieweg & Teubner
Mediengruppe: Buch
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 Vorbestellen Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a Standorte: NN.PA Krie / College 6a - Naturwissenschaften Status: Verfügbar Frist: Vorbestellungen: 0
Inhalt
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. (Verlagsinformation)
/ AUS DEM INHALT: / / /
Abschnitt I: Physikalische Grundlagen 1 Strahlungsarten und Strahlungsfelder 17 1.1 Die atomare Energieeinheit Elektronvolt (eV) 18 1.2 Korpuskeln 19 1.2.1 Relativistische Massenzunahme von Korpuskeln 2 2 1.2.2 Der klassische Grenzfall* 2 6 1.3 Photonen 2 8 1.3.1 Das klassische Wellenbild 2 8 1.3.2 Elektromagnetische Wellenpakete (Photonen) 3 2 1.4 Dualismus Teilchen-Welle* 3 6 1.5 Beschreibung von Strahlungsfeldern* 4 0 1.5.1 Der stochastische Charakter von Strahlungsfeldern* 4 2 1.5.2 Nichtstochastische Strahlungsfeldgrößen* 4 4 1.5.3 Der Wirkungsquerschnitt* 4 6 Aufgaben 51 2 Atombau 52 2.1 Historische Atommodelle* 5 2 2.2 Die Atomhülle 5 6 2.2.1 Aufbau der Atomhülle 5 6 2.2.2 Anregung und Ionisation von Atomhüllen 6 5 2.2.3 Hüllenstrahlungen 6 6 2.2.3.1 Charakteristische Photonenstrahlung 6 8 2.2.3.2 Augerelektronen 7 0 2.2.3.3 Fluoreszenz- und Augerelektronenausbeuten 71 2.3 Der Atomkern 7 4 2.3.1 Atomkernmodelle 77 2.3.2 Bindungsenergie und Massendefekt von Atomkernen 81 2.3.3 Anregung von Atomkernen und Separation von Nukleonen 8 4 2.4 Wichtige Begriffe der Atom- und Kernphysik 8 7 Aufgaben 9 0 3 Die radioaktiven Umwandlungen 91 3.1 Der Alphazerfall 9 7 3.2 Die ß-Umwandlungen 102 3.2.1 Die ß'-Umwandlung 108 3.2.2 Die ß"-Utnwandlung 110 3.3 Der Elektroneneinfang (EC) 113 3.4 Die Gammaumwandlung 114 3.5 Die Innere Konversion (IC) 118 3.6 Spontane Kernspaltung 120 3.7 Protonenzerfall, Neutronenzerfall, Cluster-Emission 122 3.8 Betaverzögerte Prozesse 124 Aufgaben 127 4 Das Zerfallsgesetz 128 4.1 Aktivitätsdefinitionen 128 4.2 Formulierung des Zerfallsgesetzes 131 4.3 Aktivitätsanalyse und radioaktives Gleichgewicht* 139 4.4 Experimentelle Bestimmung von Halbwertzeiten 147 4.5 Aktivierungsanalyse, Fluoreszenzanalyse* 148 Aufgaben 149 5 Natürliche und künstliche Radioaktivität 150 5.1 Natürliche Radioaktivität 150 5.1.1 Die primordialen Radionuklide 150 5.1.2 Die kosmogenen Radionuklide 157 5.2 Künstliche Radioaktivität 161 Aufgaben 166 6 Wechselwirkungen ionisierender Photonenstrahlung 167 6.1 Der PhotoelTekt 169 6.2 Der Comptoneffekt 174 6.2.1 Überblick über die Theorie des Comptoneffekts* 175 6.2.1.1 Berechnung der Energie des gestreuten Photons* 175 6.2.1.2 Winkelverteilungen der Comptonphotonen* 179 6.2.1.3 Energie- und Winkelverteilungen der Comptonelektronen* 185 6.3 Die Paarbildung durch Photonen im Coulombfeld 191 6.4 Die klassische Streuung 194 6.5 Kernphotoreaktionen 195 6.6 Der Schwächungskoeffizient für Photonenstrahlung 199 6.7 Der Schwächungskoeffizient bei Stoffgemischen und Verbindungen* 2 0 5 6.8 Der Energieumvvandlungskoeffizient für Photonenstrahlung 2 0 5 6.9 Der Energieabsorptionskoeffizient für Photonenstrahlung 21 1 Aufgaben 215 7 Schwächung von Strahlenbündeln ungeladener Teilchen 216 7.1 Exponentielle Schwächung 2 1 6 7.2 Schwächung schmaler heterogener Strahlenbündel ungeladener Teilchen* 2 2 3 7.3 Aufhärtung und Homogenität heterogener Photonenstrahlung* 2 2 4 7.4 Schwächung ausgedehnter, divergenter Strahlenbündel in dicken Absorbern* 2 2 9 Aufgaben 2 3 6 8 Wechselwirkungen von Neutronenstrahlung 2 3 7 8.1 Elastische Neutronenstreuung 242 8.1.1 Labor-und Schwerpunktsystem* 242 8.1.2 Neutronenrestenergie bei der elastischen Streuung* 2 4 3 8.1.3 Energieübertrag durch Neutronen 245 8.1.4 Elastische Vielfachstreuung von Neutronen 2 4 5 8.1.5 Moderation und Lethargie von Neutronen* 245 8.1.6 Elastische Neutronenwechselwirkungen mit menschlichem Gewebe 2 4 8 8.2 Inelastische Neutronenstreuung 2 4 9 8.3 Neutroneneinfangreaktionen 2 4 9 8.3.1 Einfang langsamer Neutronen 2 4 9 8.3.2 Einfang schneller Neutronen 2 5 3 8.4 Neutroneninduzierte Kernspaltung und Spallation 2 5 4 Aufgaben 2 5 6 9 Wechselwirkungen geladener Teilchen 257 9.1 Das Bremsvermögen f ü r geladene Teilchen 2 6 3 9.1.1 Das Stoßbremsvermögen 2 6 3 9.1.2 Das Strahlungsbremsvermögen 272 9.2 Besonderheiten bei der Bremsung von Elektronen 2 7 7 9.2.1 Richtungsverteilung der Bremsstrahlungsphotonen für Elektronenstrahlung 2 7 7 9.2.2 Verhältnis von Stoßbremsvermögen und Strahlungsbremsvermögen für Elektronen 2 7 9 9.2.3 Energiespektren von Elektronen in Materie 281 9.3 Das Streuvermögen für geladene Teilchen 2 8 4 9.3.1 Das Streuvermögen für Elektronen 2 8 4 9.3.2 Transmission und Rückstreuung von Elektronen 2 8 7 9.3.3 Streuung von Protonen a m Coulombfeld der Kerne 2 9 0 9.3.4 Nukleare Wechselwirkungen von Protonen 291 9.4 Reichweiten geladener Teilchen 2 9 3 9.4.1 Reichweiten schwerer geladener Teilchen 2 9 3 9.4.2 Bahnlänge und Reichweiten monoenergetischer Elektronen 2 9 7 9.4.3 Reichweiten und Transmission von ß-Strahlung 301 9.5 Wechselwirkungen negativer Pi-Mesonen 3 0 4 Aufgaben 3 0 5 10 Ionisierung und Energieübertragung 306 10.1 Ionisierungsvermögen und Ionisierungsdichte 3 0 6 10.2 Der Lineare Energietransfer (LET) 311 10.3 Stochastische Messgrößen für die Mikrodosimetrie* 3 1 3 Aufgaben 317 Abschnitt II: Dosisgrößen und Dosisberechnungen 11 Dosisgrößen 3 1 8 11.1 Die physikalischen Dosisgrößen 3 1 8 11.2 Die Dosisgrößen im Strahlenschutz 3 2 0 11.2.1 Die Äquivalentdosis 3 2 3 11.2.2 Die Ortsdosisgrößen 3 2 5 11.2.3 Die Personendosisgrößen 3 2 8 11.2.4 Die Organdosen 3 2 9 11.2.5 Die Effektive Dosis 331 11.2.6 Probleme mit den aktuellen Strahlenschutzdosisgrößen 3 3 5 11.3 Die ehemaligen Dosisgrößen im Strahlenschutz* 3 4 0 11.3.1 Die ehemaligen Dosismessgrößen im Strahlenschutz* 341 11.3.2 Die ehemalige Größe Äquivalentdosis* 342 11.3.3 Die ehemalige Größe Effektive Äquivalentdosis* 3 4 3 Aufgaben 3 4 4 12 Strahlenschutzphantome 345 13 Dosisleistungskonstanten, Hautdosisfaktoren und Inkorporationsfaktoren 355 13.1 Dosisleistungskonstanten für ionisierende Photonenstrahlungen 3 5 5 13.1.1 Kermaleistungskonstanten für Gammastrahler 355 13.1.2 Strahlenschutz-Dosisleistungskonstanten für Gammastrahler 362 13.1.3 Dosisleistungskonstanten für Beta-Bremsstrahlungen 3 6 4 13.1.4 Dosisleistungskonstanten für Röntgenstrahler 3 6 6 13.1.5 Umrechnung der Ortsdosen in Körperdosen für Photonen 367 13.2 Dosisleistungsfunktionen für reine Betastrahler 3 7 0 13.2.1 Dosisleistungsfunktionen für Betapunktstrahler 3 7 0 13.2.2 Dosisleistungen f ü r Beta-Linien- und Beta-Flächenstrahler 3 7 4 13.2.3 Dosisleistungen in betakontaminierten Luftvolumina 3 7 6 13.2.4 Umrechnung der Ortsdosen in Körperdosen für Betastrahler* 377 13.3 Dosisfaktoren bei Hautkontaminationen 3 8 0 13.4 Dosisfaktoren bei Radionuklidinkorporation 3 8 7 Aufgaben 3 9 0 Abschnitt III: Biologische und epidemiologische Grundlagen 14 Grundlagen zur Strahlenbiologie der Zelle 391 14.1 Aufbau menschlicher Zellen 392 14.2 Die strahlenbiologische Wirkungskette in Zellen 4 0 8 14.3 DNS-Schäden und ihre Reparatur 4 1 4 14.3.1 Arten von DNS-Schäden 4 1 5 14.3.2 Die Reparaturen von DNS-Schäden 4 2 0 14.3.2.1 Direktreparaturen von Basenschäden 4 2 2 14.3.2.2 Exzisionsreparaturen von Basenschäden 4 2 3 14.3.2.3 Reparaturen von DNS-Strangbrüchen 4 2 7 14.3.3 Wichtige Begriffe aus der Zell- und Strahlenbiologie 4 3 4 14.4 Dosiseffekt-Beziehungen 4 3 8 14.4.1 Beschreibung von Dosiswirkungskurven* 4 4 0 14.4.2 Mathematische Beschreibung von Überlebenskurven* 4 4 2 14.5 Parameter der Strahlenwirkung 4 4 9 14.5.1 Der Sauerstoffeffekt 4 5 0 14.5.2 Chemische Modifikatoren der Strahlenwirkung 4 5 2 14.5.3 Abhängigkeit der Strahlenwirkung von der Zellzyklusphase 4 5 5 14.5.4 Abhängigkeit der Strahlenwirkung vom zeitlichen Bestrahlungsmuster 4 5 7 14.5.5 Einflüsse des morphologischen Zelldifferenzierungsgrades 461 14.5.6 Volumeneffekte der Strahlenwirkung 4 6 2 14.5.7 Temperaturabhängigkeit der Strahlenwirkung 4 6 3 14.6 Die Relative Biologische Wirksamkeit (RBW) 4 6 6 14.6.1 Die Dosisabhängigkeit der RBW* 4 6 7 14.6.2 Abhängigkeit der RBW v o m Linearen Energietransfer LET* 471 14.6.3 RBW und Wichtungsfaktoren Q und wR im Strahlenschutz* 4 7 2 Aufgaben 4 7 5 15 Wirkungen und Risiken ionisierender Strahlung 476 15.1 Allgemeine Strahlenschutzbegriffe 4 7 7 15.2 Der Risikobegriff im Strahlenschutz* 4 8 0 15.3 Deterministische Strahlenwirkungen 4 8 4 15.4 Stochastische Strahlenwirkungen 4 9 7 15.4.1 Dosis-Wahrscheinlichkeitskurven für stochastische Schäden 4 9 8 15.4.2 Abschätzungen des stochastischen Strahlenrisikos 501 15.4.2.1 Abschätzung des Krebsrisikos 501 15.4.2.2 Das heriditäre Strahlenrisiko 507 15.4.3 Altersabhängigkeit des stochastischen Strahlenrisikos 5 0 9 15.5 Risiken pränataler Strahlenexposition 512 Aufgaben 515 16 Strahlenexpositionen des Menschen mit ionisierender Strahlung 5 1 6 16.1 Natürliche Strahlenexposition 517 16.1.1 Externe terrestrische Strahlenexposition 517 16.1.2 Externe kosmische Strahlenexposition 5 2 6 16.1.3 Interne Strahlenexposition durch natürliche Radionuklide 5 3 5 16.1.3.1 Interne Strahlenexposition durch kosmogene Radionuklide 5 3 6 16.1.3.2 Interne Strahlenexposition durch primordiale Radionuklide 5 3 7 16.1.4 Zusammenfassung z u r natürlichen Strahlenexposition 547 16.2 Zivilisatorisch bedingte Strahlenexposition 5 4 8 16.2.1 Medizinische Strahlenexpositionen 5 4 9 16.2.2 Kernwaffentests 5 5 8 16.2.3 Kernenergie 561 16.2.4 Energie- u n d Wärmeerzeugung durch fossile Brennstoffe 5 6 4 16.2.5 Weitere zivilisatorische Strahlungsquellen 5 6 4 16.2.6 Baumaterialien* 5 6 5 16.2.7 Berufliche Strahlenexposition 5 6 8 16.3 Zusammenfassung natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition 5 6 9 Aufgaben 572 Abschnitt IV: Praktischer Strahlenschutz 17 Strahlenschutzrecht 573 17.1 Das System des Strahlenschutzrechts 5 7 3 17.2 Strahlenschutzverantwortliche und Beauftragte, Anwender 5 7 6 17.3 Fachkunde im Strahlenschutz 5 7 9 17.4 Strahlenschutzbereiche 581 17.5 Grenzwerte 582 Aufgaben 5 9 0 18 Praktischer Strahlenschutz gegen ionisierende Strahlungen 591 18.1 Allgemeine Regeln z u r Verringerung der Strahlenexposition 591 18.2 Abschirmung direkt ionisierender Strahlungen 595 18.3 Abschirmung von Neutronenstrahlung 5 9 8 18.4 Abschirmung von Photonenstrahlungen 5 9 9 18.4.1 Abschirmung niederenergetischer Röntgenstrahlung 5 9 9 18.4.1.1 Bleigleichwerte von Strahlenschutzmitteln im Röntgen 6 0 6 18.4.1.2 Umgang mit Bleischürzen in der radiologischen Praxis 6 1 0 18.4.2 Abschirmung von Gammastrahlung in der Nuklearmedizin 6 1 3 18.4.3 Auslegung von Abschirmungen und Schutzwänden für harte und ultraharte Gammastrahlung 6 1 8 Aufgaben 622 19 Strahlenexpositionen in der medizinischen Radiologie 6 2 3 19.1 Strahlenexpositionen in der Projektionsradiografie 6 2 4 19.1.1 Dosisbedarf von Detektoren für die Projektionsradiografie 6 2 4 19.1.2 Körperdosisabschätzungen für Patienten 6 2 8 19.1.3 Expositionen des Personals in der Projektionsradiografie 6 3 6 19.1.3.1 Exposition im Nutzstrahl von Projektionsradiografieanlagen 6 3 6 19.1.3.2 Strahlenexposition des Personals im Streustrahlungsfeld von Anlagen zur Projektionsradiografie 6 3 9 19.2 Strahlenexpositionen in der Computertomografie 642 19.2.1 Der Pitchfaktor bei CT-Untersuchungen 6 4 3 19.2.2 CTDI und Dosislängenprodukt bei CT-Untersuchungen 6 4 3 19.2.3 Abschätzung der Patientendosis bei CT-Untersuchungen* 6 4 8 19.2.4 Strahlenexposition des Personals bei der Computertomografie 6 5 9 19.3 Strahlenexpositionen in der Nuklearmedizin 662 19.3.1 Strahlenexpositionen von Patienten 6 6 2 19.3.2 Strahlenexpositionen des nuklearmedizinischen Personals 665 19.3.2.1 Externe Strahlenexpositionen durch Gammastrahler 6 6 6 19.3.2.2 Strahlenexpositionen beim Hantieren von Betastrahlern 6 7 3 19.3.2.3 Strahlenexposition bei Inkorporation von Radionukliden 6 7 8 Aufgaben 681 Abschnitt V: Daten 20 Anhang 682 20.1 Einheiten des Internationalen Einheitensystems Sl, abgeleitete Einheiten 682 20.2 Physikalische Fundamentalkonstanten 6 8 6 20.3 Daten von Elementarteilchen, Nukleonen und leichten Nukliden 6 8 7 20.4 Massenschwächungskoeffizienten für monoenergetische Photonen 6 8 8 20.5 Zusammensetzung der Massenphotonenwechselwirkungskoeffizienten für Stickstoff und Blei 691 20.6 Massenenergieabsorptionskoeffizienten jacn/p für monoenergetische Photonen 6 9 4 20.7 Massenstoßbremsvermögen für monoenergetische Elektronen 6 9 7 20.8 Massenstrahlungsbremsvermögen für monoenergetische Elektronen 7 0 0 20.9 Bremsstrahlungsausbeuten für monoenergetische Elektronen 701 20.10 Massenstoßbremsvermögen und Massenreichweiten für Alphateilchen, Protonen und Reichweitenvergleich 702 20.11 Dichten wichtiger dosimetrischer Substanzen 708 20.12 Gewebe-Luft-Verhältnisse l u r diagnostische Röntgenstrahlung 709 20.13 Patientenschwächungsfaktoren und Konversionsfaktoren für diagnostische Röntgenstrahlung 711 20.14 Ortsdosisleistungen im Streustrahlungsfeld eines Computertomografen 712 20.15 Daten zum ICRP Referenzmenschen 7 1 3 20.16 Elemente des Periodensystems 7 1 6 20.17 Bindungsenergien von Valenzelektronen 719 20.18 Dosisleistungsfaktoren bei Hautkontamination mit Radionukliden 720 20.19 Dosisfaktoren bei Inkorporation von Radionukliden 722 20.20 Halbwertzeiten wichtiger Radionuklide 7 2 5 21 Aufgabenlösungen 7 2 6 22 Literatur 754 22.1 Lehrbücher und Monografien 7 5 4 22.2 Wissenschaftliche Einzelarbeiten 7 5 8 22.3 Nationale und internationale Protokolle und Reports z u Dosimetrie und Strahlenschutz 771 22.4 Gesetze, Verordnungen und Richtlinien zum Strahlenschutz, gültig für die Bundesrepublik Deutschland 7 7 8 22.5 Deutsche Industrie-Nonnen z u Dosimetrie und Strahlenschutz 781 22.6 Wichtige Internetadressen 784 Sachregister 787
Details
VerfasserIn: Krieger, Hanno
VerfasserInnenangabe: Hanno Krieger
Jahr: 2012
Verlag: Wiesbaden, Vieweg & Teubner
Systematik: NN.PA
ISBN: 978-3-8348-1815-7
2. ISBN: 3-8348-1815-1
Beschreibung: 4., überarb. und erw. Aufl., 813 S. : Ill., graph. Darst., Kt. ; 24 cm
Mediengruppe: Buch