Radiation protection involves protecting people from harmful effects of ionizing radiation. There are three types of radiation: primary radiation which is most intense; scattered radiation resulting from the Compton effect; and leakage radiation emitted from x-ray equipment. The three cardinal principles of radiation protection are time, distance, and shielding. The system of radiation protection justifies practices where benefits outweigh risks, uses ALARA to keep doses as low as reasonably achievable, and limits doses to individuals. Radiation can cause stochastic or non-stochastic effects depending on dose thresholds. Exposure includes medical exposure to patients, occupational exposure to workers, and public exposure. Radiation is monitored through personnel and workplace monitoring devices. Radiation facilities use controlled and
O documento discute física nuclear e reações nucleares. Aborda conceitos como valor Q de uma reação, leis de conservação em reações nucleares, tipos de reações como fissão e captura radiativa, e fontes de nêutrons como reatores nucleares.
Neutron dosimeter personal and area monitoring.pptxTaushifulHoque
This document provides an overview of neutron dosimetry and monitoring devices. It discusses neutron classification, sources, and detection methods based on nuclear reactions. Personal monitoring devices like TLD, OSLD, and film dosimeters are described. Area monitoring devices like REM counters and Bonner sphere spectrometry are also summarized. The REM counter uses a BF3 proportional counter to detect neutrons via the 10B(n,α)7Li reaction. Bonner sphere spectrometry uses an array of thermal neutron detectors in spherical polyethylene moderators of varying diameters to determine neutron energy spectra.
It gives some easy and detailed information about the basics of a radiological physics and will explain about the interactions of Electron in the target atoms.
RADIATION PROTECTION OFFICER study materialAssad Saghir
This document provides an overview of basic principles of radiation protection for radiation protection officers (RPOs). It covers both scientific/technical and organizational aspects of radiation protection. The scientific section covers topics like radioactivity, radioactive decay, radiation interactions, detection, dosimetry, biological effects, dose calculations and shielding. The organizational section addresses regulatory framework, responsibilities of parties, dose limits, and requirements for a radiation protection program and safe transport of radioactive materials. The document is intended to provide RPOs with the necessary knowledge to qualify for their role through understanding the fundamentals of radiation protection.
The document discusses the principles and properties of lasers. It begins by defining what a laser is, explaining that it stands for "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". It then covers the basic principle of how atoms absorb and emit photons at specific wavelengths, and the three processes that can occur in a laser medium: stimulated absorption, spontaneous emission, and stimulated emission. The document emphasizes that population inversion is needed to favor stimulated emission over absorption, and that pumping is required to create this inversion. It also outlines the key components of a laser and some common laser types and their wavelengths.
O documento discute quatro parâmetros principais que afetam a qualidade da imagem em ressonância magnética: relação sinal-ruído, relação contraste-ruído, resolução espacial e tempo de exame. Estes parâmetros podem ser otimizados alterando fatores como o tempo de repetição, tempo de eco, ângulo de bascule e número de aquisições para equilibrar a qualidade da imagem com o tempo necessário para o exame.
1) Neutron radiation consists of free neutrons released during nuclear fission or fusion and can induce radioactivity in materials through neutron capture.
2) Neutron radiation poses health risks both from its ionizing effects and its ability to induce radioactivity, making materials and tissues radioactive.
3) An anti-radiation vaccine containing inactivated radiation toxins was found to increase survival time in rabbits exposed to lethal doses of neutron radiation from 2 hours in untreated rabbits to up to 11 days in vaccinated rabbits.
Radiation protection involves protecting people from harmful effects of ionizing radiation. There are three types of radiation: primary radiation which is most intense; scattered radiation resulting from the Compton effect; and leakage radiation emitted from x-ray equipment. The three cardinal principles of radiation protection are time, distance, and shielding. The system of radiation protection justifies practices where benefits outweigh risks, uses ALARA to keep doses as low as reasonably achievable, and limits doses to individuals. Radiation can cause stochastic or non-stochastic effects depending on dose thresholds. Exposure includes medical exposure to patients, occupational exposure to workers, and public exposure. Radiation is monitored through personnel and workplace monitoring devices. Radiation facilities use controlled and
O documento discute física nuclear e reações nucleares. Aborda conceitos como valor Q de uma reação, leis de conservação em reações nucleares, tipos de reações como fissão e captura radiativa, e fontes de nêutrons como reatores nucleares.
Neutron dosimeter personal and area monitoring.pptxTaushifulHoque
This document provides an overview of neutron dosimetry and monitoring devices. It discusses neutron classification, sources, and detection methods based on nuclear reactions. Personal monitoring devices like TLD, OSLD, and film dosimeters are described. Area monitoring devices like REM counters and Bonner sphere spectrometry are also summarized. The REM counter uses a BF3 proportional counter to detect neutrons via the 10B(n,α)7Li reaction. Bonner sphere spectrometry uses an array of thermal neutron detectors in spherical polyethylene moderators of varying diameters to determine neutron energy spectra.
It gives some easy and detailed information about the basics of a radiological physics and will explain about the interactions of Electron in the target atoms.
RADIATION PROTECTION OFFICER study materialAssad Saghir
This document provides an overview of basic principles of radiation protection for radiation protection officers (RPOs). It covers both scientific/technical and organizational aspects of radiation protection. The scientific section covers topics like radioactivity, radioactive decay, radiation interactions, detection, dosimetry, biological effects, dose calculations and shielding. The organizational section addresses regulatory framework, responsibilities of parties, dose limits, and requirements for a radiation protection program and safe transport of radioactive materials. The document is intended to provide RPOs with the necessary knowledge to qualify for their role through understanding the fundamentals of radiation protection.
The document discusses the principles and properties of lasers. It begins by defining what a laser is, explaining that it stands for "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". It then covers the basic principle of how atoms absorb and emit photons at specific wavelengths, and the three processes that can occur in a laser medium: stimulated absorption, spontaneous emission, and stimulated emission. The document emphasizes that population inversion is needed to favor stimulated emission over absorption, and that pumping is required to create this inversion. It also outlines the key components of a laser and some common laser types and their wavelengths.
O documento discute quatro parâmetros principais que afetam a qualidade da imagem em ressonância magnética: relação sinal-ruído, relação contraste-ruído, resolução espacial e tempo de exame. Estes parâmetros podem ser otimizados alterando fatores como o tempo de repetição, tempo de eco, ângulo de bascule e número de aquisições para equilibrar a qualidade da imagem com o tempo necessário para o exame.
1) Neutron radiation consists of free neutrons released during nuclear fission or fusion and can induce radioactivity in materials through neutron capture.
2) Neutron radiation poses health risks both from its ionizing effects and its ability to induce radioactivity, making materials and tissues radioactive.
3) An anti-radiation vaccine containing inactivated radiation toxins was found to increase survival time in rabbits exposed to lethal doses of neutron radiation from 2 hours in untreated rabbits to up to 11 days in vaccinated rabbits.
BASIC CONCEPT OF RADIATION SHIELDING AND ITS CALCULATION TECHNIQUES mahbubul hassan
Training Course on Radiation Protection for Radiation Workers
and RCOs of BAEC, Medical Facilities & Industries
24 - 28 October 2021
Training Institute
Atomic Energy Research Establishment, Savar, Dhaka
Ionizing radiation interacts with matter by ejecting electrons through processes like ionization and excitation. The three main interaction processes between photons and atoms are the photoelectric effect, Compton effect, and pair production. The probability of each interaction depends on the photon energy and atomic number of the absorbing material. Charged particles like electrons and protons mainly interact through ionization and excitation via radiative collisions.
A quality control for new equipment should start with an acceptance test to verify the equipment meets the specifications given by the vendor. The acceptance test should be performed according to accepted international standards and may require the use of instruments and phantoms not available in the department. The acceptance test forms the basis of the reference tests routinely performed in the department during the life-time of the equipment according to a schedule worked out by the medical physicist in cooperation with the nuclear medicine department. Certain parameters should be tested daily, others on weekly, monthly and yearly basis.
This document discusses various methods of measuring radiation dose, including thermoluminescent dosimetry. It provides details on thermoluminescence, how TLD detectors work, their properties, calibration procedures, and applications in personnel monitoring and medical dosimetry. The maximum annual dose limits are 20 mSv for radiation workers and 1 mSv for the general public. TLD badges using CaSO4:Dy discs are commonly used to monitor the doses received by radiation workers in India.
This document discusses various types of clinical radiation generators used for radiation therapy. It describes kilovoltage units that generate x-rays up to 300 kV and various superficial therapies. It also discusses megavoltage therapy using linear accelerators, betatrons, and cobalt-60 units to treat deeper tumors. Various particle beams including neutrons, protons, and pions are also mentioned but noted to still be experimental with high costs.
The document discusses the interaction of radiation with matter. It describes different types of interactions including the photoelectric effect, Compton scattering, and pair production. These interactions vary based on the photon energy and atomic number of the absorbing material. The photoelectric effect is more likely for low energy photons and high atomic number materials. Compton scattering does not depend on atomic number. Pair production requires the highest minimum photon energy and is more likely for high atomic number materials. The document also discusses attenuation coefficients and how they relate to the probability of each interaction type.
The document discusses the concept of relative biological effectiveness (RBE), which is defined as the ratio of absorbed doses of different types of radiation (such as x-rays vs neutrons) required to produce the same biological effect. Higher LET (linear energy transfer) radiation like neutrons and alpha particles have a higher RBE than lower LET radiation like x-rays. The RBE depends on factors like radiation quality, dose, dose rate, and biological system. Radiation with an LET around 100 keV/μm tends to have the highest RBE and lowest oxygen enhancement ratio due to depositing the optimal amount of energy to cause DNA damage. Radiation weighting factors are used to account for different radiation types when assessing health risks.
Este documento descreve parâmetros de controle em tomografia computadorizada, incluindo a colimação do feixe, os eixos de corte, o fator mAs, a alta tensão e o tempo de rotação do tubo. Explica como esses parâmetros afetam a qualidade da imagem e a dose de radiação do paciente. Também discute algoritmos de reconstrução usados para processar os dados coletados e gerar imagens.
SPECT e PET/CT: Física básica, radioproteção e dosimetriaTadeu Kubo
O documento apresenta um resumo sobre física básica, radioproteção e dosimetria interna de exames de medicina nuclear SPECT e PET/CT. Aborda conceitos como tipos de emissão radioativa, equipamentos, radionuclídeos utilizados e instalações de serviços de medicina nuclear.
This document discusses the interactions of radiation with matter. There are three main interactions when radiation passes through matter: transmission with no interaction, absorption, and scatter. The probability of different interactions depends on factors like the radiation energy and the atomic number of the material. The five main interactions are the photoelectric effect, Compton scattering, coherent scattering, pair production, and photodisintegration. Each interaction results in different byproducts like photoelectrons or scattered photons that can cause further ionization in matter.
O documento apresenta conceitos sobre grandezas radiológicas, como atividade, exposição, dose absorvida e dose equivalente. Inclui também tabelas com fatores de exposição e dose gama para diferentes radionuclídeos e fatores de ponderação para tecidos. Por fim, exemplos de cálculos envolvendo estas grandezas são resolvidos.
X-rays can interact with matter through various interactions including the photoelectric effect, Compton scattering, and coherent scattering. The photoelectric effect and Compton scattering are the most important interactions in diagnostic radiology. Scatter radiation is a major source of reduced image quality and increased patient dose in x-rays, and various techniques like grids and filters are used to control scatter.
This document discusses the interactions of various types of radiation with matter. It describes five main interactions that x-rays and gamma rays can undergo: photoelectric effect, Compton scattering, coherent scattering, pair production, and photodisintegration. It explains that the photoelectric effect and Compton scattering are most important for diagnostic and therapeutic radiology respectively. It also discusses the interactions of particulate radiation such as electrons, protons, neutrons, alpha particles, and heavy ions with matter and how they deposit energy.
Interaction of radiation with matter.pptxArifulHoque41
1. When photons interact with matter, they can transfer energy to electrons through ionization or excitation, ejecting electrons from atoms.
2. The major interactions of photons with matter are photoelectric effect, Compton scattering, pair production, and photodisintegration. These depend on photon energy and atomic number (Z) of the absorbing medium.
3. Charged particles like electrons and protons primarily cause ionization through collisions with atoms. Neutrons can cause recoiling or nuclear disintegrations upon interaction.
O documento descreve os principais conceitos de sinais e processamento de sinais digitais. Apresenta a classificação de sinais, operações básicas com sinais contínuos e discretos no domínio do tempo e as representações gráficas de sinais. Também explica os princípios da amostragem de sinais e as operações com sequências discretas.
Han 476 basic radiation safety training awarenessloum31945
This document provides an overview of radiation safety. It discusses the history of radiation and natural and man-made background sources. It also covers fundamentals, exposure limits and regulations, detection of radiation, safe practices, and biological effects. Specific topics include types of radiation, radioactive sources, allowable exposure limits, ensuring compliance, detection methods, and a summary of biological effects. The goal is to educate about radiation safety practices and regulations.
Radio frequency coils are used in MRI to transmit radio signals into the patient and receive return signals. There are two main types: volume coils that encircle the entire patient and surface coils that target a specific body region. The frequency of the RF signal transmitted is calculated using the coil's inductance and capacitance in a formula. RF coils are designed and modeled using software to optimize their magnetic field generation and frequency response for MRI imaging.
The document discusses the international system of radiation protection. It describes the key organizations that establish standards and recommendations, including the ICRP, IAEA, and UNSCEAR. The system is based on principles of justification, optimization and dose limitation. The ICRP provides recommendations, the IAEA establishes safety standards, and UNSCEAR studies radiation effects. Dose limits are established for occupational, medical and public exposures to restrict radiation doses.
Radiation safety in diagnostic nuclear medicineSGPGIMS
1. Radiation is a form of energy emitted by atoms in the form of electromagnetic waves or particles. Ionizing radiation can eject electrons from atoms and produce ions, while non-ionizing radiation excites electrons.
2. People are exposed to ionizing radiation from natural and man-made sources. Naturally occurring sources include terrestrial radiation, cosmic radiation, and internal radiation. Medical procedures such as CT scans, nuclear medicine exams, and fluoroscopy account for over 90% of man-made radiation exposure.
3. Radiation protection aims to take advantage of the benefits of radiation use while preventing deterministic effects and limiting stochastic effects to acceptable levels. Occupational dose limits are higher than public limits, and some populations like
BASIC CONCEPT OF RADIATION SHIELDING AND ITS CALCULATION TECHNIQUES mahbubul hassan
Training Course on Radiation Protection for Radiation Workers
and RCOs of BAEC, Medical Facilities & Industries
24 - 28 October 2021
Training Institute
Atomic Energy Research Establishment, Savar, Dhaka
Ionizing radiation interacts with matter by ejecting electrons through processes like ionization and excitation. The three main interaction processes between photons and atoms are the photoelectric effect, Compton effect, and pair production. The probability of each interaction depends on the photon energy and atomic number of the absorbing material. Charged particles like electrons and protons mainly interact through ionization and excitation via radiative collisions.
A quality control for new equipment should start with an acceptance test to verify the equipment meets the specifications given by the vendor. The acceptance test should be performed according to accepted international standards and may require the use of instruments and phantoms not available in the department. The acceptance test forms the basis of the reference tests routinely performed in the department during the life-time of the equipment according to a schedule worked out by the medical physicist in cooperation with the nuclear medicine department. Certain parameters should be tested daily, others on weekly, monthly and yearly basis.
This document discusses various methods of measuring radiation dose, including thermoluminescent dosimetry. It provides details on thermoluminescence, how TLD detectors work, their properties, calibration procedures, and applications in personnel monitoring and medical dosimetry. The maximum annual dose limits are 20 mSv for radiation workers and 1 mSv for the general public. TLD badges using CaSO4:Dy discs are commonly used to monitor the doses received by radiation workers in India.
This document discusses various types of clinical radiation generators used for radiation therapy. It describes kilovoltage units that generate x-rays up to 300 kV and various superficial therapies. It also discusses megavoltage therapy using linear accelerators, betatrons, and cobalt-60 units to treat deeper tumors. Various particle beams including neutrons, protons, and pions are also mentioned but noted to still be experimental with high costs.
The document discusses the interaction of radiation with matter. It describes different types of interactions including the photoelectric effect, Compton scattering, and pair production. These interactions vary based on the photon energy and atomic number of the absorbing material. The photoelectric effect is more likely for low energy photons and high atomic number materials. Compton scattering does not depend on atomic number. Pair production requires the highest minimum photon energy and is more likely for high atomic number materials. The document also discusses attenuation coefficients and how they relate to the probability of each interaction type.
The document discusses the concept of relative biological effectiveness (RBE), which is defined as the ratio of absorbed doses of different types of radiation (such as x-rays vs neutrons) required to produce the same biological effect. Higher LET (linear energy transfer) radiation like neutrons and alpha particles have a higher RBE than lower LET radiation like x-rays. The RBE depends on factors like radiation quality, dose, dose rate, and biological system. Radiation with an LET around 100 keV/μm tends to have the highest RBE and lowest oxygen enhancement ratio due to depositing the optimal amount of energy to cause DNA damage. Radiation weighting factors are used to account for different radiation types when assessing health risks.
Este documento descreve parâmetros de controle em tomografia computadorizada, incluindo a colimação do feixe, os eixos de corte, o fator mAs, a alta tensão e o tempo de rotação do tubo. Explica como esses parâmetros afetam a qualidade da imagem e a dose de radiação do paciente. Também discute algoritmos de reconstrução usados para processar os dados coletados e gerar imagens.
SPECT e PET/CT: Física básica, radioproteção e dosimetriaTadeu Kubo
O documento apresenta um resumo sobre física básica, radioproteção e dosimetria interna de exames de medicina nuclear SPECT e PET/CT. Aborda conceitos como tipos de emissão radioativa, equipamentos, radionuclídeos utilizados e instalações de serviços de medicina nuclear.
This document discusses the interactions of radiation with matter. There are three main interactions when radiation passes through matter: transmission with no interaction, absorption, and scatter. The probability of different interactions depends on factors like the radiation energy and the atomic number of the material. The five main interactions are the photoelectric effect, Compton scattering, coherent scattering, pair production, and photodisintegration. Each interaction results in different byproducts like photoelectrons or scattered photons that can cause further ionization in matter.
O documento apresenta conceitos sobre grandezas radiológicas, como atividade, exposição, dose absorvida e dose equivalente. Inclui também tabelas com fatores de exposição e dose gama para diferentes radionuclídeos e fatores de ponderação para tecidos. Por fim, exemplos de cálculos envolvendo estas grandezas são resolvidos.
X-rays can interact with matter through various interactions including the photoelectric effect, Compton scattering, and coherent scattering. The photoelectric effect and Compton scattering are the most important interactions in diagnostic radiology. Scatter radiation is a major source of reduced image quality and increased patient dose in x-rays, and various techniques like grids and filters are used to control scatter.
This document discusses the interactions of various types of radiation with matter. It describes five main interactions that x-rays and gamma rays can undergo: photoelectric effect, Compton scattering, coherent scattering, pair production, and photodisintegration. It explains that the photoelectric effect and Compton scattering are most important for diagnostic and therapeutic radiology respectively. It also discusses the interactions of particulate radiation such as electrons, protons, neutrons, alpha particles, and heavy ions with matter and how they deposit energy.
Interaction of radiation with matter.pptxArifulHoque41
1. When photons interact with matter, they can transfer energy to electrons through ionization or excitation, ejecting electrons from atoms.
2. The major interactions of photons with matter are photoelectric effect, Compton scattering, pair production, and photodisintegration. These depend on photon energy and atomic number (Z) of the absorbing medium.
3. Charged particles like electrons and protons primarily cause ionization through collisions with atoms. Neutrons can cause recoiling or nuclear disintegrations upon interaction.
O documento descreve os principais conceitos de sinais e processamento de sinais digitais. Apresenta a classificação de sinais, operações básicas com sinais contínuos e discretos no domínio do tempo e as representações gráficas de sinais. Também explica os princípios da amostragem de sinais e as operações com sequências discretas.
Han 476 basic radiation safety training awarenessloum31945
This document provides an overview of radiation safety. It discusses the history of radiation and natural and man-made background sources. It also covers fundamentals, exposure limits and regulations, detection of radiation, safe practices, and biological effects. Specific topics include types of radiation, radioactive sources, allowable exposure limits, ensuring compliance, detection methods, and a summary of biological effects. The goal is to educate about radiation safety practices and regulations.
Radio frequency coils are used in MRI to transmit radio signals into the patient and receive return signals. There are two main types: volume coils that encircle the entire patient and surface coils that target a specific body region. The frequency of the RF signal transmitted is calculated using the coil's inductance and capacitance in a formula. RF coils are designed and modeled using software to optimize their magnetic field generation and frequency response for MRI imaging.
The document discusses the international system of radiation protection. It describes the key organizations that establish standards and recommendations, including the ICRP, IAEA, and UNSCEAR. The system is based on principles of justification, optimization and dose limitation. The ICRP provides recommendations, the IAEA establishes safety standards, and UNSCEAR studies radiation effects. Dose limits are established for occupational, medical and public exposures to restrict radiation doses.
Radiation safety in diagnostic nuclear medicineSGPGIMS
1. Radiation is a form of energy emitted by atoms in the form of electromagnetic waves or particles. Ionizing radiation can eject electrons from atoms and produce ions, while non-ionizing radiation excites electrons.
2. People are exposed to ionizing radiation from natural and man-made sources. Naturally occurring sources include terrestrial radiation, cosmic radiation, and internal radiation. Medical procedures such as CT scans, nuclear medicine exams, and fluoroscopy account for over 90% of man-made radiation exposure.
3. Radiation protection aims to take advantage of the benefits of radiation use while preventing deterministic effects and limiting stochastic effects to acceptable levels. Occupational dose limits are higher than public limits, and some populations like
Rayonnements ionisants : répondre aux questions des patients
Rayonnements : quels risques pour la santé
Pr Pierre Bey, Professeur émérite de Cancérologie-Radiothérapie, Université de Lorraine
Ancien directeur de l’Institut de Cancérologie de Lorraine et de l’hôpital de l’Institut Curie, Paris
Nuclear energy has various applications including electric power generation, medicine, scientific research, food and agriculture, consumer products, industrial uses, and space. It produces electricity through nuclear fission or fusion and has numerous benefits like providing low-carbon energy, extending food shelf life, and powering deep space missions. However, nuclear energy also produces radioactive waste that requires safe storage.
How to Illustrate Energy Resources PresentationPeter Zvirinsky
Tips for making energy and natural resources presentation charts more visual.
Examples of DIY charts makeover - simple use of icons.
Apply industry symbols for PowerPoint -
Natural Resources: Mining, hard coal, quarrying, lignite, oil, gas, petroleum fuel
Energy production: Power station, Renewable, Nuclear
Agriculture: Crop cultivation, Livestock production, Forestry, Fishery
Mise en place d'une plateforme SAP BI autour de SAP MM :
- Définition des processus métier logistique autour de SAP MM
- Définition des tableaux de bords pour la mesure de performance et contrôle
- Définition des cubes MM dans SAP BI pour l'élaboration des tableaux de bords et KPI
- Réalisation des requetes
- Réalisation des tableaux de bords et KPI
- Dataquality (données BI et données système source SAP)
- Mesure de l'éfficacité des résultats (tableaux de bords et KPI)
- Mise en production
contact :Salaheddine.bentalba@gmail.com
Effets biologiques des rayonnements ionisantsAmineChahid4
Une recherche qui concerne les effets biologiques des rayonnements ionisants réalisé par Amine Chahid, Souhail Sabbar et Chaimaà Bahbah sous la supervision de l'enseignant chercheur et chef du département de la physique appliquée au sein de la faculté des sciences et techniques de Settat Mr. Harmouchi.
Le Big-Bang nous a livré son florilège de particules, découvrons :
- les constituants de la matière : molécules, atomes, noyau, électrons, protons, neutrons, quarks, bosons...
- les 4 forces fondamentales : faible, forte, gravitation, électromagnétique.
2. On entend souvent parler de radioactivité, mais qu’est-ce que cela exactement? La radioactivité
3. On parle de radioactivité lorsqu’un noyau se désintègre spontanément pour former d’autres élements. Qu’est-ce qu’un noyau ?
4. Le noyau est la partie centrale de l’atome. Il est constitué de protons chargés positivement et de neutrons de charge nulle. Neutron Proton Le nombre de protons détermine le numéro atomique de l’atome et donc sa nature (hydrogène, carbone, oxygène...). On le note Z. Le nombre de neutrons n’influe pas sur la nature de l’atome. La somme du nombre de neutrons et de protons (les nucléons) est le nombre de masses que l’on note A.
5. Les protons sont chargés positivement, ils devraient donc se repousser sous l’effet de l’interaction électromagnétique. Il y a donc une autre force, l’ attraction forte qui maintient les nucléons. Lorsque l’attraction forte est supérieur à la force électromagnétique, le noyau est stable , il ne se désintègrera pas. Lorsque l’attraction forte devient inférieur à l’interaction électromagnétique, le noyau devient instable , radioactif. La stabilité des noyaux est fonction du nombre de protons par rapport au nombre de neutrons. (voir graphique ci-contre) 100 100 Nombre de neutrons Nombre de protons N=Z « Courbe de stabilité »
6. Lorsqu’un noyau se situe à gauche (c’est-à-dire qu’il aura plus de neutrons qu’un noyau stable) ou à droite (il possédera plus de protons qu’un noyau stable) de cette courbe il tendra à se désintégrer pour revenir à une position stable. Suivant leurs positions par rapport à la courbe de stabilité, les noyaux auront 3 possibilités de se désintégrer. 100 100 Nombre de neutrons Nombre de protons
7. Le noyau se désintègre en émettant un noyau d’hélium (2 protons et 2 neutrons) X Y*+ He Le noyau d’hélium est également appelé rayonnement alpha par abus de langage. Ce rayonnement n’est pas très dangereux car quelques millimètres de papier sont suffisants pour le stopper. A Z A-4 Z-2 4 2 L’équation de ce type de radioactivité s’écrit : La radioactivité alpha :
8. Comme on peut le constater dans l’équation, le noyau perd 2 protons, il change donc de nature. Dans le tableau périodique des éléments (tableau de Mendeleïev), il se décalera de 2 cases vers la gauche. Par exemple, le polonium 210 (Po) se transforme en plomb 206 (Pb) Cette radioactivité ne concerne que les noyaux lourds, dont le numéro atomique est en général supérieur à 74 (tungstène). Le noyau le plus lourd concerné par cette radioactivité est l’uranium 238.
9. Il existe deux type de radioactivité bêta : la bêta- et la bêta+. Lors de la bêta-, un neutron se transforme en proton en émettant un électron (que l’on appelle aussi le rayonnement bêta, par abus de langage) et un neutrino (une particule de masse très faible, voire nulle non chargée). On a donc l’équation : X Y* + e - + neutrino A Z A Z+1 0 -1 Lors de la bêta+, un proton se transforme en neutron en émettant un positon (l’anti-particule de l’électron) et un neutrino. On a donc l’équation : X Y* + e + + neutrino A Z A Z-1 0 +1 Les électrons et positons sont émis à grande vitesse mais sont facilement absorbés (quelques millimètre d’aluminium suffisent), ils ne sont donc pas très dangereux. 0 0 0 0 La radioactivité bêta :
10. Lors de ce type de radioactivité, il n’y a pas d’émission de particules ou de désintégrations à proprement parler. Elle intervient pratiquement après chaque transformation radioactive alpha ou bêta. Il s’agit de l’émission d’énergie (appelée cette fois à juste titre rayonnement gamma) due à la désexcitation du noyau fils. En effet, lors de la transformation radioactive, le noyau fils est excité (exitation marquée par *), c’est-à-dire que certains de ses électrons se situent sur des couches électroniques trop éloignées du noyau. Les électrons auront alors tendance à se rapprocher du noyau et c’est ce rapprochement, ce « saut » d’une couche électronique à une autre qui provoque l’émission d’énergie. Cette radioactivité est la plus dangereuse vu qu’elle produit beaucoup de dégâts et qu’elle est difficile à stopper (il faut en général quelques mètres de béton) La radioactivité gamma :
11. Il existe de nombreux moyens pour détecter ou mesurer la radioactivité. La premiere méthode a été découverte par hasard par Henry Becquerel en même temps que la radioactivité. En effet les radiations émises par un bloc de sel d’uranium avaient imprimé une plaque photographique qu’il avait posé à proximité, telle que l’aurait fait de la lumière visible. La plaque photographique permet donc de détecter des radiations, mais vu qu'elle ne peut être utilisée qu’une seule fois,elle n’est pas d’un grand intérêt.
12. P. et M. Curie ont beaucoup utilisé l’électroscope à feuilles d’or pour étudier la radioactivité. Ce procédé utilise le fait que les rayonnements sont la plupart du temps ionisants et produisent donc un champ électrique faible détectable par cet appareil. Lors du passage d’un rayonnement ionisant : -dans le cas où le rayonnement forme des cations, les électrons libres du plateau métallique d et des feuilles d’or a et a sont attirés vers le haut. Les feuilles d’or a et a_ sont donc chargés toutes deux positivement et se repoussent donc. -dans le cas où le rayonnement forme des anions, les électrons libres du plateau et des feuilles d’or sont repoussées vers le bas. Les feuilles d’or sont donc toutes deux chargés négativement et se repoussent.
13. Pour étudier le parcours des rayonnement, on peut utiliser des chambres à traces (ou de Wilson ). chambre de Wilson aiguille radioactive Une chambre de Wilson est remplie de vapeur d’éthanol refroidie. Lorsque des rayonnements la traversent, suite à une ionisation de particules, la vapeur se condense et on peut ainsi suivre le trajet de ces rayonnements. Si on place la chambre dans un champ électrique, les rayonnements sont plus ou moins déviés selon leurs charges et leurs masses. Le rayonnement gamma n’ayant ni masse ni charge, il n’est pas dévié.
14. Le compteur Geiger-Müller , du nom de ses inventeurs est aujourd’hui l’appareil le plus utilisé pour mesurer la radioactivité. La partie de l’appareil mesurant à proprement parler la radioactivité est constitué d’un tube contenant un gaz particulier et d’un fil tendu et traversé par une haute tension. Le passage d’un rayonnement ionisant provoque une décharge électrique qui est transformée en signal sonore. L’autre partie de l’appareil est un circuit électronique permettant de « compter » les décharges et de calculer puis d’afficher l’activité radioactive sur un écran.
16. Pour savoir comment utiliser la radioactivité en médecine, il faut d’abord envisager sa dangerosité. Comment peut se déterminer ce potentiel nocif ? Et que se passe-t-il lorsqu’on est en contact avec une source radioactive ? Pour répondre à cette question , on doit d’abord connaître les grandeurs appropriées pour la mesurer et ensuite connaître les effets que pourrait avoir la radioactivité sur l’Homme.
17. Grandeurs relatives à la dangerosité de la radioactivité - L’activité : C’est le nombre de désintégrations par seconde que subit un échantillon radioactif. Elle s’exprime en becquerels. - La dose absorbée : C’est la quantité d’énergie déposée par un échantillon radioactif dans un organisme. Son unité est le gray, équivalent à un joule par kilogramme de matière irradiée. - Les effets biologiques d’un organisme irradié qui s’expriment en sieverts. - Le débit de dose : Il désigne l’intensité momentanée d’une radiation en un point. C’est une grandeur importante car les effets biologiques dus aux rayonnements dépendent de la durée d’exposition pour une même dose absorbée. L’unité du débit de dose est le sievert par seconde .
18. La radioactivité qui nous La radioactivité qui nous entoure, le rapport entre les doses radioactives reçues et les effets d’une irradiation.
19. Source : http://www.irsn.fr/vf/09_int/09_int_3_lib/pdf/medecins_part1.pdf Un Français reçoit en moyenne 2.4 mSv par an. Les doses absorbées en moyenne par un français
20. Etant d Effets en moyenne d’une irradiation globale sur l’Homme Conséquences sur l’Homme en fonction après une irradiation Mort dans les minutes qui suivent 100<dose<1000 Mort certaine dans les mois qui suivent 7<dose<10 90% de mortalité dans les mois consécutifs à l’irradiation 6<dose<7 Troubles sanguins et digestifs graves, diarrhées et vomissements, risques de perforations intestinales 4<dose<6 Nausées, vomissements, vertiges dès la fin de l’irradiation, modification de la formule sanguine, risques mortels élevés en cas d’infection (à cause de la chute des lymphocytes, cellules intervenant dans le système immunitaire 2.5<dose<4 10% de mortalité dans les mois qui suivent 1<dose<2 Troubles digestifs légers, épilations partielles, fatigabilité persistante (plusieurs mois), augmentation significative des cas de cancers, stérilité permanente chez la femme, stérilité pendant deux ou trois ans chez l’Homme 0.5<dose<1 Modification de la formule sanguine 0.05<dose<0.5 Aucun Dose<0.05 Effets d’une dose unique Doses (Sv)
21. Les effets On note des conséquences sur l’Homme pour des doses équivalentes à 50 mSv. Or l’Homme reçoit en moyenne 2.4 mSv par an. Peut-on alors en déduire que la radioactivité est peu dangereuse pour l’Homme ? Le potentiel nocif de la radioactivité dépend-il d’autres paramètres que de la dose de rayonnement absorbée ?
22. Les paramètres dont dépend la dangerosité de la radioactivité La dangerosité de la radioactivité pour l’Homme dépend certes de la dose absorbée par l’organisme et du débit de dose de l’agent radioactif. Mais elle est également fonction de la nature des rayonnements qui agissent sur l’organisme irradié (rayonnements ionisants), de la radiosensibilité des cellules (Plus une cellule est différenciée, moins elle subit de mitoses et plus elle est radiorésistante) et du sujet irradié. Ceci amène donc à la question suivante : Que se passe-t-il lorsqu’on est en contact avec un échantillon radioactif ? On répondra à cette question en déterminant la nature des rayonnements ionisants d’une part, leur action à l’échelle moléculaire et cellulaire d’autre part.
23. Que se passe-t-il donc au niveau moléculaire ? Il existe deux types d’ionisations possibles : -Une ionisation directe est due à l’action des rayonnements α et β- . En effet, lors d’une désintégration de type α, des noyaux d’hélium 4 sont émis et attirent des électrons pour former des atomes d’hélium. Ainsi lors du contact avec une source radioactive α, des électrons sont arrachés. Pour une désintégration de type β-, les noyaux émis attirent des électrons. -L’ ionisation indirecte résulte de l’action des rayonnements électromagnétiques γ et X . Ces deux types de rayonnement émettent une énergie suffisante pour éjecter les électrons périphériques du cortège électronique d’un atome. Les atomes touchés par les rayons électromagnétiques deviennent alors des cations, c’est-à-dire des atomes ayant perdu des électrons.
24. Quelles sont alors les conséquences de ces ionisations dans les cellules de l’organisme ? La membrane plasmique cellulaire et le cytoplasme ne sont concernés par les ionisations qu’à partir de doses très élevées, qui conduisent à la mort de la cellule. Il est donc intéressant de considérer principalement les effets des rayonnements ionisants sur le noyau , qui contient la molécule d’ADN, support de l’information génétique. Autrement dit les lésions de la molécule d’ADN .
25. On peut distinguer deux voies pour provoquer des lésions de la molécule d’ADN : -la voie directe : Des ionisations se produisent dans les nucléotides et/ou dans le(s) brin(s) de l’ADN lui-même, ce qui peut provoquer des mutations ou des lésions. Cet évènement se produit dans 40% des cas d’irradiation. -la voie indirecte : Le corps de l'homme étant constitué à 60% d'eau, il existe donc une plus grande probabilité que les rayonnements ionisants interagissent avec des molécules d’eau. Il se produit alors un phénomène appelé radiolyse de l’eau qui transforme l’eau en radicaux libres HO• et H • (hydroxyde et hydrogène). Les radicaux libres sont des espèces qui possèdent un électron non apparié (symbolisé par •) et par là même sont très instables : ils ont une durée de vie variable d’une femtoseconde à un dixième de nanoseconde. Leurs produits notamment les peroxydes provoquent par la suite des altérations de la molécule d’ADN par oxydation ou réduction, d’où des lésions. Il existe également le cas où les radicaux libres HO• et H • re-fusionnent en molécules d’eau.
26. On peut également considérer le cas où l’ADN est victime de lésions survenues dans un seul brin et le cas où l’ADN est victime de lésions dans ses deux brins ; en effet, comment peut se produire une réparation homologue (conforme) de l’ADN si les enzymes gouvernant cette réparation ne peuvent plus utiliser le principe de la complémentarité des bases azotées ? Comment l’organisme peut-il réparer l’ADN lors d’une irradiation ?
27. Deux types de réparations sont possibles : - réparation conforme : Si un seul brin de l’ADN est touché alors l’autre brin est reconstitué par les enzymes responsables de la maintenance de l’ADN au moyen de la complémentarité des bases azotées après avoir rendu inoffensifs les radicaux libres qui pourraient être présents. Dans le cas où les deux brins sont lésés, il se produit un phénomène complexe et plus long. Les structures altérées sont reconstruites à partir des structures de l’autre molécule d’ADN figurant dans le chromosome homologue. - réparation fautive : Ce type de réparation se produit s’il y a eu un dysfonctionnement dans la réparation de la molécule d’ADN ou s’il s’est produit des phénomènes qui dépassent la compétence des enzymes chargées de la maintenance de l’ADN. Des mutations se produisent lors de réparations fautives. Quelles sont ces mutations ?
28.
29. On peut distinguer trois types de conséquences pour la cellule. -La cellule reprend un fonctionnement normal , si la réparation de son ADN a été conforme ou si une réparation fautive a entraîné des mutations qui s’avèrent être silencieuses (cas extrêmement rare). -La cellule meurt si la mutation de son ADN provoque un effet létal , c’est-à-dire si des gènes gouvernant des fonctions vitales (capacité de se diviser, production d’enzymes ou de protéines indispensables…) subissent une mutation faux-sens ou non-sens qui diminuent la fonction de la protéine traduite à partir de ce gène. Une cellule peut aussi disparaître si le système immunitaire repère une mutation et l’élimine. Il existe également le cas où la cellule a subit de trop fortes doses qui empêchent toute réparation de l’ADN et/ou la survie des autres composantes de la cellule (membrane plasmique, mitochondries…). Cela aboutit à une nécrose (mort cellulaire non contrôlée) et par là même une pathologie des tissus. -La cellule devient « différente » si elle connaît une mutation faux-sens ou non-sens dans son ADN ne l’empêche pas de pouvoir vivre et/ou si la protéine p53 (protéine qui supprime les tumeurs) est inactive ou non fonctionnelle. Les conséquences dépendent du type cellulaire. S’il s’agit d’une cellule germinale, les gonades possèdent donc un autre matériel génétique et peuvent transmettre une anomalie héréditaire . S’il s’agit d’une cellule somatique, il y aura développement d’un cancer .
30. Les effets biologiques des rayonnements ionisants (schéma récapitulatif) Source : http://www-sante.ujf-grenoble.fr/SANTE/biophys/poly2003Vuillez.pdf
31. Le potentiel nocif de la radioactivité revêt un caractère plus ou moins aléatoire. Certes il existe à un partir d’un certain seuil des effets immédiats, qu’on peut prévenir, bien qu’ils dépendent de nombreux paramètres. On les appelle effets déterministes . Mais il existe également des effets stochastiques qui peuvent s’exprimer de manière différée. Ils apparaissent souvent au-dessous du seuil de l’apparition des effets déterministes et sont propres à chacun. La radioactivité sera donc à utiliser avec de grandes précautions si on l'enploie dans la médecine.
32. Comment peut on utiliser la radioactivité à des fins thérapeutiques?
33. La curiethérapie La curiethérapie a, comme son nom l’indique été inventée par Marie Curie. Elle est utilisée dans le cas de cancers, en particuliers gynécologiques, urologiques, ORL, ou bien dans le cas de tumeurs cérébrales. Les tumeurs sont ainsi détruites par les rayonnements ionisants crées par le matériel radioactif utilisé. C’est en fait une technique de radiothérapie consistant à introduire des sources radioactives dans la zone de la tumeur.
34. Il existe deux sortes de curiethérapies: La première: curiethérapie endocardite : on introduit une source de radioactivité dans les cavités naturelles ou se trouvent les tumeurs (vagin, utérus, cavum) Il se produit alors une grande irradiation de la zone traitée, et les tumeurs sont alors en partie détruites, le traitement est assez court (de l’ordre de 2 a 6 jours) - la curiethérapie interstitielle : on implante directement le matériel radioactif à l’endroit que l’on souhaite traiter. Cette technique était également appellée « radiumpuncture »
35. Les sources radioactives utilisées sont introduites lors de la curiethérapie sont : Le Césium 137 L’Iridium 192 L’Iode 125 Ces trois éléments délivrent en effet des doses radioactives élevées. Le traitement terminé, les sources radioactives sont retirées du patient. Pour les petites tumeurs, la curiethérapie est efficace à 80 voire 90%. Cette méthode permet d’irradier la tumeur en protégeant au maximum les organes voisins et dans certains cas d’éviter les traitements chirurgicaux.
36. La radiothérapie: De nombreux patients souffrant de cancers reçoivent un traitement par radiothérapie. En quoi consiste-t-elle? Son principe est simple: les cellules cancéreuses son exposées à une ionisation ( émission de radiations qui altère l’ADN ). Cette altération va rendre la cellule « stérile » c’est à dire incapable de se multiplier. Ainsi, la reproduction anarchique des cellules va être arrétée, empêchant l’évolution du cancer. Certes les cellules « saines » peuvent être touchées mais dans une moindre mesure que les cellules cancéreuses car leur taux de réparation est supérieur.
37. La tomographie par émission de positons (TEP): Contrairement à la curiethérapie ou à la radiographie, cette intervention n’a pas pour but de soigner, mais de détecter certaines anomalies du corps humain (disfonctionnement de certains organes), ou bien de comprendre le fonctionnement d’autres organes comme le cerveau. On l’utilise dans le domaine de l’imagerie médicale. Mais quel est son principe et son fonctionnement?
38. Son principe: Il est dans l’ensemble assez simple. Tout d’abord, il faut disposer d’un élément radioactif de type ß+ (émetteur de positons) tels que le carbone 11, le fluor 18, ou bien l’oxygène 15). Ces isotopes sont artificiels et fabriqués grâce a un appareil spécifique, le cyclotron qui est un accélérateur de protons, permettant de rendre des molécules radioactives. 14 N 7 + 1 1 p 8 15 O 1 1
39. Pour pouvoir utiliser cette technique, il faut que cyclotron, laboratoires de radiochimie et appareillage d’imagerie se situent à proximité, du fait de la très courte durée de vie des isotopes produits. Pour être utilisable en médecine, l’isotope doit remplir certaines conditions : • délivrer une dose d’irradiation la plus faible possible ; • avoir une durée de vie dans l’organisme courte mais suffisante pour permettre une observation physiologique ; • émettre un rayonnement qui présente le plus d’innocuité possible et soit décelable à l’extérieur du corps. Le coeur est ici bien visible, grâce à la TEP Les isotopes:
40. Absorption des isotopes: Les isotopes radioactifs sont intégrés à des molécules comme le sucre, l'eau , les acides aminés, les médicaments ... Juste avant l'intervention, une injection intraveineuse de ces isotopes est faite au patient. L'isotope parvient jusqu'aux organes prévus (prenons l'exemple du cerveau). Tep du cerveau
41. Sur le passage de l’isotope, les noyaux radioactifs libèrent des positons en se désintégrant. Les positons s'annihilent avec les électrons déjà présents dans le sang, produisant ainsi des rayonnements gamma facilement décelables. Ainsi dans les organes (ici dans le cerveau) on pourra déceler les zones où le débit sanguin s'est accéléré suite à une stimulation par exemple pour repérer d'éventuelles anomalies.
42. Actuellement, la TEP utilise un seul traceur, le 18fluoro-2-déoxyglucose (18FDG). Analogue d'un sucre, ce produit est marqué avec du fluor 18, et devient donc émetteur de positons. Après avoir été injecté, le 18FDG est capable d'entrer dans les cellules comme son analogue. Il subit ensuite une seule transformation, puis il s'accumule dans les cellules. En pratique, l'utilisation du 18FDG repose sur le fait que les cellules bénignes et les cellules malignes ne le métabolisent pas de la même façon. Il s'accumule en effet de façon préférentielle dans les cellules tumorales et ceci quels que soient l'organe considéré et le type du cancer. Plus cette accumulation augmente, plus le cancer est évolué 18 O 8 + 1 1 p 9 18 F + n 1 0 Création du fluor 18: 1 1
43. Malgré les craintes qu’elle inspire, et les dangers dont elle est à l’origine, la radioactivité a pu être exploitée par l’homme, qui l’utilise désormais avec succès pour soigner des maladies jusqu’alors méconnues.
46. Ouvrages consultés René Bimbot, André Bonnin, Robert Deloche et Claire Lapeyre. Cent ans après - La Radioactivité, le rayonnement d'une découverte. Edition EDP Sciences .1999. La Radioactivité, 30 mots clés pour comprendre. Edition PEMF Visite 8 décembre 2004 : Musée Curie, Paris, conférence sur le radium. www.cea.fr/fr/pedagogie/radioactivite/definition.htm http://web2.cnam.fr/evariste/evariste/1_cours/radio/exp-1.htm www.vet-lyon.fr/ens/imagerie/D1/09.radiobiologie.html http://www-sante.iuf-grenoble.fr/sante/biophys/radiologie.pdf http://web2.cnam.fr/evariste/evariste/1_cours/radio/exp-1.htm