Orvosi biofizika II. Orvosi Biofizika II. Az X-sugár. Röntgen- sugárzás Előállítás, tulajdonságok

Hasonló dokumentumok
A röntgensugárzás keltése Fékezési vagy folytonos Rtg sugárzás. Röntgensugárzás. A röntgensugárzás elektromágneses sugárzás

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Röntgen. W. C. Röntgen. Fizika-Biofizika

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

I. A digitális kép ORVOSI KÉPALKOTÓ ELJÁRÁSOK. Optikai csalódások - intenzitás. Optikai csalódások tér. Optikai csalódások méret, irány

Röntgendiagnosztikai alapok

A röntgendiagnosztika alapjai

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

ORVOSI KÉPALKOTÓ ELJÁRÁSOK. I. A digitális kép Optikai csalódások - intenzitás. Orvosi képalkotó eljárások Praktikus tudnivalók, 2012

A röntgendiagnosztika alapjai

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Az elektromágneses hullámok

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Röntgendiagnosztika és CT

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Orvosi Biofizika. A tudomány küldetése A valóság minél pontosabb megismerése - a tudományos igazságok feltárása. Orvosi Biofizika

Röntgendiagnosztika és CT

Röntgensugárzás. Karakterisztikus röntgensugárzás

Röntgenanalitika. Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) Röntgenfluoreszcencia (XRF) Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

A röntgensugárzás természete, forrásai és biológiai hatásai X-rays

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Röntgensugárzás 9/21/2014. Röntgen sugárzás keltése: Röntgen katódsugárcső. Röntgensugárzás keletkezése Tulajdonságok Anyaggal való kölcsönhatás

Mérési jegyzőkönyv. 3. mérés: Röntgen-cső, emissziós spektrumok, abszorpció

Röntgensugárzás, röntgendiffrakció Biofizika szeminárium

A fény tulajdonságai

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

Orvosi biofizika. 1 Az orvostudomány és a biofizika kapcsolata. Sugárzások a medicinában. gyakorlatok. 1. félév előadásai

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Méretek. Az ionizáló sugárzások fajtái. 1. Atomfizika, Radioaktivitás és Röntgensugázás

Mikroszerkezeti vizsgálatok

ORVOSI BIOFIZIKA. Damjanovich Sándor Mátyus László QT Szerkesztette

A fény korpuszkuláris jellegét tükröző fizikai jelenségek

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

A hőmérsékleti sugárzás

Az optika tudományterületei

Abszorpció, emlékeztetõ

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

Orvosi Biofizika II. Szigorlati tételsor Korai atommodellek. Rutherford-féle kísérlet. Franck-Hertz kísérlet. Bohr-féle atommodell.

Az ionizáló sugárzások el állítása és alkalmazása

Abszorpciós fotometria

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

jelszó: geta5

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

1. Az ionizáló sugárzások és. az anyag kölcsönhatása. Prefixumok. levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev = 5.4 aj energia szükséges

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Bővített fokozatú SUGÁRVÉDELMI TANFOLYAM

Abszorpciós fotometria

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

Abszorpciós fotometria

Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet április 17.

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

Arany-Tóth Attila. Sebészeti röntgenvizit: Általános radiológia - előadás

Általános radiológia - előadás. Arany-Tóth Attila. Radiológia-Aneszteziológia: 6. félév: 3 kredit

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Biofizika. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? A biológiában és orvostudományban alkalmazott fizikai módszerek tárgyalása

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Biofizika. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? A biológiában és orvostudományban alkalmazott fizikai módszerek tárgyalása

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

Biofizika tesztkérdések

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

Izotópok. Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Orvosi tomográkus képalkotás/ct technika alapja

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

2, = 5221 K (7.2)

Röntgen-gamma spektrometria

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Atomfizika előadás 2. Elektromosság elemi egysége szeptember 17.

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Modern fizika laboratórium

AZ ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁS KETTŐS TERMÉSZETE

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Képrekonstrukció 10. előadás. Balázs Péter Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék

A lézer alapjairól (az iskolában)

Abszorpciós spektroszkópia

Atomfizikai összefoglaló: radioaktív bomlás. Varga József. Debreceni Egyetem OEC Nukleáris Medicina Intézet Kötési energia (MeV) Tömegszám

Orvosi biofizika - számolási példák

Orvosi biofizika - számolási példák példa -

Bordács Sándor doktorjelölt. anyagtudományban. nyban. Dr. Kézsmárki István Prof. Yohinori Tokura Prof. Ryo Shimano

A hőmérsékleti sugárzás

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása


Átírás:

Orvosi biofizika II Orvosi Biofizika II Röntgensugárzás előállítása és tulajdonságai Röntgendiagnosztikai alapok Az elektromosság orvosi alkalmazásai Termodinamika - egyensúly, változás, főtételek Diffúzió, Brown-mozgás, Ozmózis Folyadékok és gázok áramlása. A véráramlás biofizikája Bioelektromos jelenségek Hang, ultrahang Érzékszervek biofizikája, látás, hallás Az élő anyag építőkövei: víz, makromolekulák, szupramolekuláris rendszerek A biológiai mozgás molekuláris mechanizmusai. Biomechanika, biomolekuláris és szöveti rugalmasság A biomolekuláris szerkezetet és dinamika vizsgálómódszerei. Az MRI alapjai A biomolekuláris szerkezetet és dinamika vizsgálómódszerei. Rtg diffrakció, spektroszkópiák. A légzés és a szívműködés biofizikája. Fizikális vizsgálat Az X-sugár Röntgen- sugárzás Előállítás, tulajdonságok Wilhelm Konrad Röntgen (1845-1923) Nobel-díj, 1901 Hand mit Ringen ( Kéz gyűrűvel ): Wilhelm Röntgen első "orvosi" röntgenfelvétele felesége kezéről (1895 december 22).

Papírtölcsér radioszkóp Orvosi röntgenfelvétel 1890-es évek vége I. világháború 1940 1950 ma Cipész fluoroszkóp (1930-50) A röntgensugárzás: elektromágneses sugárzás ~3 futballpálya ~3 m ~3 cm 400-700 nm ~30 H-atom átmérő Hullámhossz 10-0.01 nm. Frekvencia 30x10 15-30x10 18 Hz. Energia 120 ev - 120 kev. (petaherz - exahertz)

Röntgensugárzás A röntgensugárzás keltése A röntgensugárzás (nem szokványos) keltése Tribolumineszcencia: dörzsöléssel kiváltott fényemisszió. Francis Bacon, 1605. Spektrális tulajdonságok A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1: diffrakció A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal 2: abszorpció Ragasztószalag lehántásakor látható fotonok......és röntgenfotonok emittálódnak. (Nature News, October 2008) Röntgensugárzás keltése - gyakorlat Fékezési röntgensugárzás A felgyorsított elektronok lelassulnak ( lefékeződnek ) és ezért mozgási energiát veszítenek az anód atomjainak elektromos terében Röntgencső (Coolidge, 1900-as évek eleje). Ifűtő Ufűtő Forgóanódos röntgencső (anód forgás hűtés végett) Bremsstrahlung

A fékezési röntgensugárzás spektruma eu anód = ε max = hf max λ min = hc e 1 U anód Maximális fotonenergia (εmax) h =Planck állandó; c = fénysebesség; e = elektron töltése; euanód = gyorsítási munka Határhullámhossz (λmin) (Duane-Hunt-törvény) Karakterisztikus röntgensugárzás Folytonos spektrum ΔP Δε = c' Z ε max ε ( ) Energiaspektrum (teljesítmény energia-függése) A belső pályáról kilökött elektron nagyenergiájú pályáról pótlódik P tot = 1 2 c' Z ε 2 max 2 = c Z U anód e 2 Összteljesítmény (háromszög területe alapján) 2 P tot = C Rtg I anód U anód η = P tot P in Z Összteljesítmény = C I U 2 Rtg anód anód Z = C Rtg U anód Z Hatékonyság <1% I anód U anód Elektronátmenet energiája külső héji elektron kiszabadulására fordítódhat: Auger elektron Karakterisztikus röntgensugárzás spektruma A röntgen spektrum az elemi összetételt jellemzi Mivel a belső pálya-elektronok vesznek része a jelenség létrejöttében, a spektrum az elemi (és nem molekuláris) tulajdonságokat jellemzi N héj L héj M héj K héj Mag Vonalas spektrum Elektron átmenetek Ca atomban Energiadiszperzív röntgen fluoreszcencia spektrum

Karakterisztikus röntgensugárzás detektálása Okulár Minta X Röntgen spektroszkóp A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1: Diffrakció λ Kristály Rtg sugárzás Rtgnyaláb Kristály Energiaveszteség spektrométer kristály Fotólemez Elektronnyaláb Mérés Minta Erősítő interferencia feltétele: 2dsinθ = nλ +1 finomítás fázisok Elhajási interferencia mintázat N.B.: elektronmikroszkóp Elektronsűrűség térkép illesztés Elektronágyú Elektron próba mikroanalizátor (energiaveszteség mérése) Elektronágyú Röntgen spektroszkóp (Rtg energiaspektrum mérése) 0-1 Atomi model 3D szerkezet A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal 2: Abszorpció Kölcsönhatás mechanizmus I: Röntgen fotoeffektus Belépő intenzitás J0 x abszorben s Kilépő intenzitás J Exponenciális sugárgyengítési törvény J J0 J = J 0 e μx x μ = μ m Beeső röntgen foton (hf) Kilépő elektron (további röntgen foton keltésében vehet részt) A diagnosztikai röntgenben fellépő legfontosabb hatás Fotoeffektus gyengítési együttható: τ = τ m μ = gyengítési együttható μm = tömeggyengítési együttható (cm 2 /g) = sűrűség (g/cm 3 ) τm=fotoeffektus tömeggyengítési együttható =sűrűség

A fotoeffektus függ a fotonenergiától és a rendszámtól τ m = const Z 3 ε 3 = C λ3 Z 3 C = 5,5-6,5 cm 2 /g nm 3 Többkomponensű rendszerben: effektív rendszám (Zeff) Z eff = 3 3 w i Z i n i=1 Kölcsönhatás mechanizmus II: Compton szórás Arthur Holly Compton (1892-1962) Energiamérleg: hf = A + hf scatt + E kin Közeg ε=fotonenergia Z=rendszám w=móltört n=komponensek száma Zeff Levegő 7.3 Víz 7.7 Lágy szövet 7.4 Csontszövet 13.8 A=kötési energia hfscatt=szórt foton energiája Ekin=Compton-elektron mozgási energiája Compton-effektus gyengítési együttható: σ = σ m beeső foton Kölcsönhatás mechanizmus III: Párkeltés beeső foton párkeltés (csak a terápiás röntgensugárzás esetében releváns) Energiamérleg: Sugárgyengítési mechanizmusok Fotonenergia és közeg hatása Ólom Víz (lágyrészek) hf = 2m e c 2 + 2E kin me=elektron tömege c=fénysebesség Párkeltés gyengítési együttható: κ = κ m A párkeltés a nagyenergiájú (terápiás) röntgensugárzás és a γ-sugárzás esetében jelentős. μ = τ + σ +κ μm=tömeggyengítési együttható τm=fotoefektus tömeggyengítési együttható σm=compton-szórás tömeggyengítési együttható κm=párkeltés tömeggyengítési együttható

Sugárgyengítési mechanizmusok Rtg-sugárzás mai orvosi alkalmazásai Mechanizmus μ m változása fotonenergiával (ε) μ m változása a rendszámmal (Z) Releváns fotonenergiatartomány lágyszövetben Spirális CT fotoeffektus ~1 / ε 3 ~Z3 10-30 kev Compton-szórás párkeltés ε növelésével lassan csökken ε növelésével lassan nő ~Z/A (A = tömegszám) 30 kev - 20 MeV ~ Z2 > 20 MeV Virtuális endoszkópia Diagnosztikai röntgen: 1. lágyrész-csont közötti kontrasztmechanizmus: fotoeffektus (~Z 3 ) 2. lágyrészen belüli kontrasztmechanizmus: Compton-szórás (~) 3D rekonstrukció Angiográfia