Röntgenstraling (Techniek Radio/TV)

door PA4MW, 09.10.2009, 19:45 (5523 dagen geleden) @ Roland Huisman
Bewerkt door PA4MW, 09.10.2009, 20:00

Hoi Roland,

Een erg interessante vraag!

In het artikel van uw link stond dat een PD500 oorspronkelijk ontworpen was voor gebruiksspanning 25kV. Hier ga ik dan ook even vanuit. Elektronen welke vrijkomen uit de gloeidraad, worden van de kathode, door een elektrisch veld, eenparig versneld, naar de anode. Hierdoor krijgen de vrijgemaakte elektronen een zekere kinetische energie mee. Wanneer het elektron vervolgens botst op de anode, zal een groot deel van deze kinetische energie uitgezonden worden als röntgenstraling. Deze kinetische energie is globaal uit te rekenen (ik laat voor het gemak een aantal parameters buiten beschouwing, en bereken de straling voor een enkel elektron, maar even voor het globale idee).

Ek = Uab * q
Ek = de kinetische energie
Uab = het spanningsverschil tussen anode en kathode
q=de elementaire lading (in Coulomb), een constante van 1,602176462(63)×10^-19
Hieruit volgt dat Ek = 25×10^3×1,602176462(63)×10^-19 = 4,0x10^-15 Joule
Vervolgens rekenen we dit getal om naar eV (elektronvolt).
1MeV = 1,602176462(63)×10^-13 Joule dus, 4,0x10^-15 / 1,602176462(63)×10^-13 Joule = 2,497x10^-2 MeV. Er ontstaat dus (verliezen verwaarloos ik even) plm. 2,5x10^-2MeV aan röntgenstraling.

Nu, in hoeverre wordt deze straling geblokkeerd door een stukje aluminium? De halveringsdikte van aluminium bij röntgen- en gammastraling is 5x10^-2 MeV per 0,7cm en dus 7,145x10^-3 MeV per 1mm (factor /7 klopt niet helemaal, maar het is een goede benadering) dikte. De stralingsintensiteit neemt dus per mm: 7,145x10^-3 / 2,5x10^-2 = 0,2858 maal af waardoor 0,5^0,2858 = 82,03% van de stralingsintensiteit overblijft, en dus 2,5x10^-2x0,8203 = 2,05x10^-2 MeV.
Je ziet dus, dat de straling zo’n 17,97% afgenomen is. Is dit plaatje bedekt met lood, zal dit aantal nog veel verder af gaan nemen, daar lood een halveringsdikte van 5x10^-2 MeV per 7,9x10^-3 cm heeft.

In hoeverre deze straling schadelijk is, verschilt van mens tot mens. Het belangrijkst is de duur dat je wordt blootgesteld aan straling, en welk lichaamsdeel wordt blootgesteld. Straling direct in het oog zal veel meer schade opleveren als in je grote teen, daar het oogweefsel kwetsbaarder en meer permeabel voor straling is. Radiologen maken 10-tallen röntgenfoto’s in een kort tijdsbestek. Je kan je voorstellen dat dit erg veel straling op jaarbasis oplevert. Een enkele röntgenfoto daarentegen doet je geen kwaad. Hetzelfde geld een beetje voor de TV toestellen, een enkele keer kan geen kwaad, maar je moet niet dag in, dag uit boven een hoogspanningskooi gaan hangen. Daarbij neemt de stralingsintensiteit ook nog eens af met de afstand, daar ook lucht een halveringsdikte kent. De biologische schade van bovenstaand voorbeeld is eventueel ook te berekenen:

D=J/Kg
D= de geabsorbeerde stralingsdosis in Gy (gray)
J=Het aantal Joules
Kg=Het aantal Kg dat je weegt

De stralingsenergie die over is, na het passeren van het plaatje aluminium = 2,05x10^-2 MeV, dat is 3,2841x10^-15 Joule. Laten we zeggen dat de gemiddelde Nederlander 70Kg weegt, dan is de geabsorbeerde stralingsdosis 3,2841x10^-15 / 70 =4,692^-17 Gy. De stralingsweegfactor (ook wel Q factor genoemd) voor röntgenstraling is 1, dus is de equivalente dosis is ook 4,692^-17 Sv (Sievert). Dit is ongelofelijk weinig, ter referentie, tijdens twintig vlieguren op grote hoogte krijg je een stralingsdosis van 8,216^-6 Sv voor je kiezen. Wel is het zo dat de, berekende dosis per seconde geld en voor een enkel elektron. Je kan eventueel het aantal elektronen berekenen door de kijken naar de stroom die zal gaan lopen (deze weet ik even niet voor deze buis). Zo is 1Coulomb 1A per seconde. Dus als je I deelt door 1,602176462(63)×10^-19 weet je het aantal elektronen dat per seconde van kathode naar anode loopt, en als je dit getal vermenigvuldigd met 4,692^-17 Sv weet je de daadwerkelijke hoeveelheid röntgenstraling. Dit getal zal dan overigens een flink stuk groter worden

Fijn weekend allen

Michael