Physikalische Grundlagen und Technik Teil 1 / Physical Principles and Techniques Part 1: 1 / 1 - Brossura

Ackermann, L.

Brossura

ISBN 10: 3642950434 ISBN 13: 9783642950438

Casa editrice: Springer, 2014

Riassunto

Es ist wohl die Eigenart der meisten "Handbiicher", daB ihre Einzelbande nicht in numerischer Reihenfolge erscheinen. Das hat mehrere Griinde: J e mehr sich der in einem Handbuch zu bearbeitende Wissensbereich mit den verschiedensten Fachdisziplinen, z. B. der Medizin, iiberschneidet und je mehr andere Wissenschaften, wie Physik, Technik und Biologie, ihre Beitrage leisten miissen, urn so schwieriger wird eine zeitliche Koordi- nierung. Hinzu kommt u. v. a., daB manche Gebiete bereits seit einiger Zeit einen (mehr oder weniger) endgiiltigen Entwicklungsstand erreicht haben und damit handbuchmaBig zumindest schneller bearbeitet werden konnen, wahrend andere Fragestellungen ein gewisses "Abwarten" zweckmaBig und auch berechtigt erscheinen lassen. Bei einem "Handbuch der Medizinischen Radiologie" spielen diese und auch noch viele andere Gesichtspunkte verstandlicherweise hinsichtlich des Erscheinungstermins der einzelnen Bande eine ganz wesentliche Rolle. Verlag und Herausgeber freuen sich, mit dem nunmehr abgeschlossenen Band 1/1 allen Interessierten die "Basis" dieses Handbuches vorlegen zu konnen. Grundlage der gesamten Radiologie sind die ionisierenden Strahlungen selbst und namentlich die am 8. November 1895 von W. C. RONTGEN (geb. 27.3. 1845 in Lennep, gest. 10. 2. 1923 in Miinchen) entdeckten Bremsstrahlen, die ihm zu Ehren in aller Welt "Rontgenstrahlen" genannt werden, nachdem er sie selbst als X-Strahlen be- zeichnet hatte. Wegen dieser bewuBten Verkniipfung mit dem Namen von RONTGEN ist es bedauer- lich, daB man gelegentlich gerade diesen Namen des Entdeckers durch falsche Schreib- weise, wie "Roentgen" oder "Rentgen", entstellt. An dieser Stelle sei eine kurze geschichtliche Exkursion gestattet.

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Contenuti

A. Entstehung, Eigenschaften und Wirkungen ionisierender Strahlen..- I. Ionisierende Strahlen.- 1. Einleitung.- 2. Der Ionisationsprozeß.- 3. Nomenklatur der ionisierenden Strahlen.- a) Corpuscularstrahlen.- b) Photonenstrahlen.- 4. Die Rekombination der Ionen.- 5. Strahlendosis und Strahlendosisleistung.- 6. Physikalische Meß- und Nachweismethoden.- a) Methoden der Dosismessung.- ?) Ionisation in Gasen.- ß) Die Ionisation im Festkörper.- y) Lichtanregung durch ionisierende Strahlen.- ?) Fluorescenz10.- ?) Phosphorescenz10.- ?) Die Dosismessung mit Hilfe von Fluorescenz.- ?) Dosismessung mit Thermoluminophoren12.- ?) Die photographische Wirkung12.- ?) Andere strahlenchemische Prozesse13.- b) Zählmethoden.- ?) Der Szintillationszähler.- ß) Nachweis sehr schwacher Aktivitäten.- y) Die Kernspurplatte.- ?) Die Wilsonsche Nebelkammer18.- ?) Die Blasenkammer (bubble-chamber)19.- II. Radionuklide.- 1. Aus der Geschichte der Kernphysik.- 2. Der Bau der Atome.- 3. Atomkerne.- a) Der Kernradius.- b) Bindungsenergie.- c) Isotope — Isobare.- d) Der Kern-Spin.- e) Der Grundzustand und die angeregten Zustände eines Kernes.- f) Isomere Kerne.- 4. Der radioaktive Zerfall.- a) Der ?-Zerfall.- b) Der ?+-Zerfall.- c) Der Elektroneneinfang (K-capture).- d) Der ?-Zerfall.- e) Die ?-Strahlen-Emission.- 5. Das Zerfallsgesetz.- a) Einheitliches Nuklid.- b) Radioaktive Familien.- c) Verzweigungen.- d) Das Curie.- e) Dosisleistung eines Präparates.- 6. Natürliche Radionuklide.- a) Die radioaktiven Zerfallsreihen.- b) Das Nuklid Radium 226.- c) Dichtigkeitsprüfung von Radiumpräparaten.- d) Das Nuklid Thorium 232.- e) Das Radon in der Atmosphäre.- f) Die Nuklide 40K, 14C und T.- 7. Kernreaktionen.- a) Austauschreaktionen.- b) Kernreaktionen durch geladene Corpusceln.- c) Neutronenquellen.- d) Kernreaktionen durch Neutronen.- e) Anlagerungsreaktionen.- f) Kernphotoreaktionen.- g) Kernspaltung; Uranreaktor.- h) Spallation.- 8. Herstellung von Radionukliden.- a) Allgemeines.- b) Radionuklide aus der Uranspaltung.- ?) Jod 131.- ?) 90Sr-90Y.- ?)137Cs(T½ = 30a).- c) Durch (n, ?)-Prozesse erzeugte Nuklide.- d) Durch Austauschreaktionen erzeugte Nuklide.- III. Technische Herstellung ionisierender Strahlen.- 1. Corpuscularstrahlen.- a) Physik der Teilchenbeschleunigung.- b) Partikelbeschleuniger.- 2. Technische Erzeugung von Röntgenstrahlen.- a) Bremsstrahlung und charakteristische Strahlung.- b) Die räumliche Verteilung der Bremsstrahlung.- c) Die Quantenenergie der Bremsstrahlung.- d) Der Wirkungsgrad der Bremsstrahlerzeugung.- e) Spektroskopie der Röntgenstrahlen.- ?) Wellenlängenmessung.- ß) Wellenlängen des Bremsspektrums.- f) Die charakteristische Strahlung.- ?) Atombau und Spektrallinien.- ß) Die Elektronenschalen.- ?) Das Moseley-Diagramm66.- ?) Die Anregung der charakteristischen Strahlung68.- ?) Fluorescenzstrahlung.- IV. Durchgang von Corpuscularstrahlen durch Materie.- 1. Die Bremsung schwerer geladener Teilchen.- a) Der Energieverlust.- b) Die Energie-Reichweitebeziehung für schwere Teilchen.- c) Energieverlust und Reichweite in verschiedenen Materialien.- d) (?-Strahlen.- e) Anwendung von Protonenstrahlen in der Radiologie.- 2. Die Absorption von Neutronen.- a) Allgemeines.- b) Bremsung schneller Neutronen.- c) Reichweite schneller Neutronen.- d) Reichweite thermischer Neutronen.- e) Biologische Wirkung der Neutronen.- 3. Die Bremsung von Elektronenstrahlen.- a) Durchgang von Elektronen durch Materie.- b) Der mittlere Energieverlust von Elektronen.- c) Die Energie-Reichweitebeziehung für Elektronen.- d) Die Bestimmung der spezifischen Aktivität einer ?-aktiven Substanz.- e) Die biologische Wirksamkeit von Elektronenstrahlen verschiedener Energie.- V. Durchgang von Röntgen- und ?-Strahlen durch Materie.- 1. Photonen.- a) Allgemeines.- b) Energie, Masse und Impuls des Photons.- 2. Die Schwächung eines Photonenstrahles.- a) Das Schwächungsgesetz.- b) Der Massenschwächungskoeffizient.- c) Der Wirkungsquerschnitt.- d) Die Halbwertsdicke (HWD).- e) Die Schwächung einer gemischten Photonenstrahlung.- f) Energiefluß und Dosis.- 3. Absorption und Streuung.- a) Absorptions- und Streukoeffizient.- b) Einfluß der Strahlengeometrie auf die Dosisverteilung.- ?) Enges und weites Strahlenbündel.- ß) Streustrahlung und Röntgenschirmbild.- ?) Die Dosisverteilung bei Tiefenbestrahlung92.- ?) Streustrahlung und Abschirmung93.- 4. Die Streuprozesse.- a) Streuung ohne Änderung der Photonenenergie.- ?) Thomson-Streuung.- ß) Die Rayleigh-Streuung.- b) Streuung mit Änderung der Photonenenergie (Comptonstreuung).- ?) Der Compton-Effekt.- ß) Die Photonenenergie der Compton-Streustrahlung.- ?) Winkelverteilung und Intensität der Compton-Streustrahlung100.- 5. Die Absorptionsprozesse.- a) Der Photoeffekt.- b) Die Paarbildung.- c) Die Compton-Absorption.- d) Strahlenschwächung und wahre Absorption.- B. Detection and measurement of ionizing radiation.- I. Fundamental processes.- 1. Interaction of radiation with matter.- 2. Ionization in gases.- 3. Radiation intensity and energy deposition.- II. Electrical methods.- 1. Ionization chambers.- a) Magnitude of ionization currents.- b) Basic design of an ionization chamber.- c) Ionization measurement: electrometers.- d) Ionization measurement: amplifiers.- e) Integrating ionization chamber of high sensitivity.- f) Vibrating-reed electrometer.- 2. Proportional counters.- a) Design of proportional counters.- b) Recording and analysis of the counter pulses.- 3. Geiger-Müller counters.- a) Design of Geiger-Müller counters.- b) Electrical characteristics and operation of Geiger-Müller counters.- c) Efficiency and energy characteristics of Geiger-Müller counters.- d) Errors and losses in counter measurements.- III. Scintillation methods.- 1. Properties of phosphors.- 2. Electrical recording of scintillations.- 3. Scintillator apparatus and its operation.- a) Design of apparatus.- b) Operation of a scintillator.- IV. Photographic methods.- 1. Photographic action of ionizing particles.- a) Formation of the latent image.- b) Density of photographic blackening.- 2. Application to radiology.- 3. Autoradiography.- a) Types of emulsion.- b) Autoradiographic techniques.- 4. Recording of particle tracks.- V. Neutron detection.- 1. Interactions between neutrons and atoms.- 2. Foil activation methods.- 3. Neutron counters and ionization chambers.- a) Neutron counters.- b) Ionization chambers.- VI. Dosimetry.- 1. Requirements for radiation dosimetry.- 2. Standard ionization chambers and clinical instruments.- a) Free air ionization chambers.- b) Clinical instruments.- 3. Photographic dosimetry.- 4. Chemical dosimetry.- a) Indicator dyes saturated with chloroform.- b) The ferrous-ferric sulphate system.- c) The ceric-cerous sulphate system.- 5. Calorimetry.- 6. Solid state radiation detectors.- a) Radiation induced conductivity.- b) The cadmium-sulphide dosemeter.- c) Dosimetry with silver-activated glass.- References.- C. Sichtbarmachen des Röntgenbildes mit Hilfe von Luminescenzschirmen..- I. Einleitung.- 1. Objekt und Strahlenbild (Definitionen).- 2. Sichtbarmachen des Strahlenbildes.- a) Leuchtstoffe.- b) Leuchtstoffe für Röntgen-Leuchtschirme.- ?) Bariumplatincyanür.- ß) Zinksilicat.- ?) Cadmiumwolframat149.- ?) Zink-Cadmiumsulfid149.- c) Leuchtstoffe für Röntgen-Verstärkerfolien.- ?) Calciumwolframat.- ß) Zinksulfid.- ?) Bleibariumsulfat151.- ?) Kaliumjodid151.- II. Leuchtschirme.- 1. Aufbau und technische Herstellungsverfahren.- a) Aufbau.- ?) Der Träger.- ß) Die Leuchtschicht.- ?) Zwischenschichten152.- ?) Die Schutzschicht153.- b) Herstellungsverfahren.- 2. Eigenschaften der Leuchtschirme und ihre Messung.- a) Leuchtdichte (Konversionsfaktor) und Quantenabsorption.- b) Abbildungsgüte.- c) Nachleuchten.- 3. Spezialleuchtschirme.- a) Leuchtschirme für die Schirmbildphotographie.- b) Speicherleuchtschirme.- c) Röntgen-Leuchtschirme für elektronische Bildverstärker.- d) Festkörper-Bildwandler.- III. Verstärkerfolien.- 1. Aufbau und technische Herstellungsverfahren.- a) Aufbau.- ?) Der Träger.- ß) Die Leuchtschicht.- ?) Zwischenschichten174.- ?) Die Schutzschicht174.- b) Herstellungsverfahren.- 2. Eigenschaften der Folien und ihre Messung.- a) Verstärkungsfaktor.- b) Abbildungsgüte.- c) Nachleuchten.- d) Mechanische Eigenschaften.- 3. Die verschiedenen Folientypen und ihre Anwendung.- 4. Spezialfolien.- a) Folien für Mehrfachaufnahmen.- ?) Simultanschicht-Folien.- ß) Folien für Duplikat- oder Mehrfach-Auf nahmen mit gleichem dargestellten Objektumfang.- ?) Folien für Mehrfach-Aufnahmen mit unterschiedlich dargestelltem Objektumfang.- b) Verlauffolien.- c) Kombination von Folien und Kassette.- Literatur.- D. Dokumentation des Strahlungs- bzw. Dosisbildes..- I. Photographisches Aufnahmematerial.- 1. Grundlagen des photographischen Prozesses.- a) Latentes Bild, photographische Wirkung ionisierender und nicht ionisierender Strahlen.- b) Schwärzungsdefinition und Schwärzungskurve.- c) Für die Röntgenphotographie wichtige photographische Effekte.- ?) Solarisation.- ß) Schwarzschild-Effekt.- ?) Sabattier-Effekt217.- ?) Herschel-Effekt217.- ?) Clayden-Villard-Effekt217.- ?) Eberhard-Effekt.- ?) Latenzbildschwund217.- 2. Geschichte und Herstellung der in der Röntgenologie verwendeten photographischen Schichten.- a) Geschichte der röntgen-photographischen Aufnahmematerialien.- b) Herstellungsverfahren röntgenphotographischer Schichten.- ?) Filmunterlageherstellung.- ß) Herstellung der Emulsion.- ?) Auftrag der Emulsion auf die Filmunterlage231.- ?) Formatschneiden und Verpacken234.- 3. Eigenschaften der verwendeten photographischen Schichten.- a) Material für Aufnahmen ohne Verstärkerfolien.- b) Material für Aufnahmen mit Verstärkerfolien (Folienfilme).- ?) Allgemeines.- ß) Zur Bildqualität des Folienfilms.- c) Material für Aufnahmen am Bildschirm und Bildverstärker.- ?) Material für Schirmbildaufnahmen.- ß) Material für Aufnahmen vom Sekundärleuchtschirm des Bildverstärkers.- ?) Material für Aufnahmen vom Fernsehmonitor.- d) Röntgenpapier.- e) Spezialfilme für Personen-Dosimetrie.- ?) Geschichte und Bedeutung.- ß) Vorteilhafte und nachteilige Eigenschaften der photographischen Emulsion für die Dosimetrie.- f) Spezialmaterial für Diffusionsverfahren.- ?) Einleitung.- ß) Grundlagen des Polaroid-Land-Verfahrens.- ?) Die Anwendung des Polaroid-Verfahrens in der Röntgenphotographie256.- II. Verarbeitung exponierten photographischen Aufnahmematerials.- 1. Grundlagen des photochemischen Prozesses, Entwicklung und Fixage.- 2. Entwicklung.- a) Allgemeine Zusammensetzung eines photographischen Entwicklers.- b) Spezielle Eigenschaften von Röntgenentwicklern.- c) Die Schwärzungskurve in Abhängigkeit der physikalischen Bedingungen, Entwicklungsfächer, Kontrast- und Schleier-Zeitkurve.- d) Die Praxis der Entwicklung, Maschinenentwicklung.- e) Der Ansatz und die Regenerierung von Entwicklern.- 3. Zwischenwässerung oder Stopbad.- 4. Fixage.- a) Der Fixierprozeß und sein Verlauf.- b) Praxis der Fixage: Härtung im Fixierbad, Fixiergeschwindigkeit, Fixierdauer und Regenerierung, Erschöpfung des Fixierbades.- c) Rückgewinnung des Silbers aus Fixierbädern.- d) Fixierentwickler für Röntgenfilme.- 5. SchlußWässerung, Restthiosulfatgehalt.- 6. Trocknung.- 7. Verarbeitung von Röntgenpapier.- 8. Chemische Bildkorrekturen am Negativ.- III. Verarbeitungseinrichtungen für Röntgenfilme.- 1. Gesichtspunkte der Arbeitsökonomie und baulichen Planung der Dunkelkammer.- 2. Technische Einrichtung der Dunkelkammer.- a) Allgemeines und Dunkelkammerzubehör.- b) Einrichtung für manuelle Verarbeitung.- c) Einrichtung für halb-und vollautomatische Verarbeitung.- IV. Verarbeitungsfehler auf Röntgenfilmen.- V. Die Reproduktion von Röntgenaufnahmen.- 1. Allgemeine Grundlagen.- 2. Technische Hilfsmittel und photographische Materialien.- a) Die Reproduktionsausrüstung.- b) Die photographischen Materialien.- 3. Der Kontrastausgleich.- a) Mechanische Verfahren.- b) Optische Markierungsmethoden.- c) Elektronische Verfahren.- VI. Nichtphotographische Dokumentation des Dosisbildes (Xeroradiographie).- 1. Die elektrische Aufladung der Selenschicht.- 2. Die Exposition.- 3. Die Entwicklung.- 4. Die Bildübertragung.- a) Übertragung des Pulverbildes.- b) Übertragung des elektrostatischen Bildes.- 5. Das Fixieren.- 6. Die Empfindlichkeit.- 7. Die Anwendung.- E. Bekämpfung der Streustrahlung.- I. Entstehung und spektrale Verteilung der Röntgenstrahlung.- II. Schwächung der primären Röntgenstrahlung.- III. Anteil der Streustrahlung.- IV. Meßmethoden zur Bestimmung der Intensität von Primär- und Streustrahlung.- 1. Versuche einen „Gütefaktor“für Raster bzw. Filter anzugeben.- V. Methoden zur Unterdrückung des Streustrahlungsanteils auf der Bildfläche.- 1. Kompression.- 2. Primärblenden.- 3. Filter und selektive Absorption.- 4. Tele-Film-Methode.- 5. Streustrahlenraster.- VI. Leistungsmerkmale der Streustrahlenraster.- 1. Das Schachtverhältnis.- 2. Die streustrahlenabsorbierenden Lamellen.- 3. Linienzahl der Raster.- 4. Fehler im Aufbau des Rasters.- 5. Eigenschaften des Schachtmediums.- VII. Ausführungsformen der Streustrahlenraster.- 1. Parallelraster.- 2. Focussierte Raster.- 3. Kreuzraster.- 4. Bewegte Raster.- Literatur.- F. Leuchtschirmphotographie..- I. Aufgabe der Leuchtschirmphotographie.- 1. Der Name.- 2. Geschichtliches.- 3. Anwendungsgebiete der Leuchtschirmphotographie.- II. Die Rolle der Optik.- 1. Die Lichtstärke.- 2. Die generalisierte relative Apertur.- 3. Der Kamerafaktor.- III. Optische Systeme. Linsen- oder Spiegeloptik.- 1. Linsen.- a) Die neuen Gläser mit hohem Brechwert.- b) Verwendung mehrerer Linsenelemente in einem Objektiv.- c) Die elektronische Rechenmaschine.- d) Probleme der Linsenherstellung.- 2. Spiegeloptik.- a) Der parabolische Spiegel.- b) Die Schmidt-Kamera.- c) Der sphärische Korrektor.- d) Das konzentrische System.- e) Das korrigierte konzentrische System.- IV. Schirm und Film.- 1. Anforderungen.- 2. Prüfung.- V. Das Bildformat.- 1. Unschärfebedingungen.- 2. Der Formateinfluß.- VI. Der Informationsinhalt des Röntgenschirmbildes.- 1. Die Auflösung.- 2. Die Information.- 3. Die Kontrastübertragung.- 4. Zusammenhang der Systeme: Kontrastübertragung und Auflösung.- VII. Die Dosisfrage bei der Schirmbildtechnik. Hautdosis und Schirmdosis.- 1. Strahlenschädigung.- a) Im Körper absorbierte Energiemenge.- b) Hautdosis als unzweckmäßiges Maß für den Strahlenschaden.- 2. Strahlenschutz.- VIII. Kameratypen, Kassetten, Schaltvorrichtungen und Zusatzteile.- 1. Einteilung der Schirmbildkameras.- 2. Einige Beispiele von Kameratypen.- 3. Kassetten.- 4. Zusatzteile.- IX. Automatisierung in der Schirmbildphotographie.- 1. Vorteile der Automatisierung.- 2. Einige Beispiele.- X. Anwendungsgebiete.- Literatur.- G. Elektronische Methoden zur Herstellung des Röntgenbildes. Bildverstärker — Fernsehen..- I. Der Informationsinhalt des Röntgenbildes — Begrenzung durch Quantenrausch.- 1. Übertragung der Information, objektive und subjektive Information.- 2. Der Quantenrausch.- 3. Die Kontrastübertragung und ihre Vorteile bei Bewertung der Bildübertragungsgüte.- II. Aufgaben der elektronischen Hilfsmittel.- 1. Vermehrung der...

Su questa edizione

• Editore: Springer
• Data di pubblicazione: 2014
• ISBN 10: 3642950434
• ISBN 13: 9783642950438
• Rilegatura: Copertina flessibile
• Numero di pagine: 692