Fagstoff

Bruk av ioniserende partikkelstråling

Publisert: 07.06.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut
Radioaktive strålingstyper

Forsøk med to typer partikkelstråling, stråling av α- og β-partikler viser at de viktigste kjennetegnene som skiller disse to stråletypene fra hverandre, er gjennomtrengeligheten:

  • α-stråling blir stoppet av 4-5 cm luft
  • β-stråling blir stoppet av 1-2 cm organisk materiale (f.eks. pølse)


Protonstråling og nøytronstråling er to andre former for ioniserende partikkelstråling.

 

Røykvarsler. Foto. Vanlige røykvarslere inneholder en radioaktiv kilde som sender ut alfastråling.  

 

 

Image showing the thumbnail for content named \"Medisinsk bruk av stråling\"eForelesning om medisinsk bruk av stråling.  

 

 

Kvinne som får strålebehandling av bekkenet. Foto.Strålebehandling av bekken.   

 

 

Porin. Illustrasjon. Dette er proteinet porin, og oppbyggingen ble funnet ved hjelp av nøytroner.  

Alfastråling

I en røykvarsler er det en radioaktiv α-kilde (americium) med lang halveringstid. Den ioniserer luften i et lite kammer slik at den der leder elektrisk strøm. Et batteri sørger for at det går en svak strøm gjennom den ioniserte luften.

Kommer det røyk inn i kammeret, blir alfapartiklene mer eller mindre absorbert av røyken, slik at de ikke lenger kan ionisere luften i kammeret. Da reduseres strømmen gjennom kammeret, og apparatet er laget slik at nettopp det fører til at alarmen går.

Protonstråling

Protonstråling blir brukt i strålebehandling av enkelte kreftformer. Denne strålingen blir laget i spesielle apparater (cyklotroner), og utgangsstoffet er vanlige hydrogenatomer. Først blir elektronene fjernet. Så blir de positive hydrogenkjernene (protonene) akselerert opp mot 60 % av lysfarten og deretter rettet inn mot målet. Med protonstråling er det lettere å avgrense strålingen til selve kreftsvulsten sammenlignet med røntgenstråling.

Nøytronstråling

Nøytronstråling er en svært gjennomtrengende stråling. Den består av nøytrale nøytroner som på sin vei gjennom stoffet hverken blir tiltrukket eller frastøtt av elektrisk ladde partikler.

Skal nøytronene stoppes, må det skje ved en form for «front-mot-front-kollisjon» med andre partikler. Nøytronstråler blir for eksempel stoppet av vannmolekylene i et par meter vann.

Nøytronstråler er ioniserende ved at nøytronene kolliderer med atomkjerner som i sin tur raser videre og ioniserer andre atomer på sin vei. Atomene som blir ionisert, blir til positive ioner.

Vi kan lage nøytronstråling ved hjelp av en kjernereaksjon. En vanlig metode er å bestråle beryllium med alfapartikler. Da blir det dannet karbon og nøytroner etter reaksjonsligningen:

Nøytronstråling. Illustrasjon. Nøytronstråling.  

Etter reaksjonen får nøytronet bevegelsesenergi nok til å forlate reaksjonsblandingen med stor fart.

Vi får også nøytroner som et slags biprodukt i kjerneenergiverkene. Der blir det frigjort energi ved at store atomkjerner spaltes i to omtrent like store deler, samtidig som det dannes nøytroner.

Nøytroner til strukturundersøkelser

For å undersøke hvordan enkelte stoffer er bygd opp, sender man nøytronene gjennom stoffet. Etterpå undersøker man hvordan nøytronstrålene har endret retning. Det kan fortelle mye om strukturen av stoffet, det vil si hvordan atomene i stoffet er ordnet i rommet og stoffets magnetiske egenskaper. Dette foregår ved Institutt for energiteknikk på Kjeller.

Nøytroner til kreftbehandling

Nøytronstråler blir også forsøkt brukt i behandlingen av kreft. Ved å gi kreftsvulsten en sprøyte som inneholder en borforbindelse, og deretter sende en nøytronstråle mot svulsten, vil kreftcellene i det borholdige vevet bli ødelagt.

Det som skjer, er at et nøytron blir fanget inn av borkjernen, og denne spaltes i en alfapartikkel og en litiumkjerne etter reaksjonen: Alfapartikkelen (heliumkjernen) og litiumkjernen som blir dannet av kjernereaksjonen, er store partikler og gjør dermed stor skade når de treffer det nærmeste vevet. Men disse partiklene får ikke større bevegelsesenergi enn at de blir stoppet av kreftcellene. Dermed er det kreftcellene som blir ødelagt, og ikke omkringliggende vev.