I. Grundbegriffe des Atomaufbaues und Möglichkeiten zur Herstellung von Radionucliden

A. Atomkernaufbau und Isotopie
1. Protonen und Neutronen als Kernbausteine
2. Symbolische Schreibweise für Atomkerne
3. Begriff der Isotopie, stabile Isotope
4. Isotopenhäufigkeit
5. Atomgewicht und Isotopengewicht
6. Massendefekt, Bindungsenergie
B. Künstliche Herstellung von radioaktiven Atomkernen
1. In der Natur vorkommende, radioaktive Atomkerne
2. Erste künstliche Atomumwandlung
3. Verschiedene Möglichkeiten zur künstlichen Erzeugung radioaktiver Atomkerne (Radionuclide)
a) Umwandlung stabiler Atomkerne in radioaktive durch Beschuß mit ?-Teilchen
b) Erzeugung von radioaktiven Atomkernen mit Hilfe von hochbeschleunigten, geladenen Teilchen
c) Radioaktive Spaltprodukte
d) Erzeugung von Radionucliden durch Beschuß mit Neutronen
e) Atomumwandlung mittels ? Strahlen
4. Gleichzeitige Erzeugung mehrerer Arten von radioaktiven Atomkernen
5. Trägerlose Substanzen
6. Umwandlungswahrscheinlichkeit
a) Definition des Wirkungsquerschnittes
b) Erforderliche Mindestenergie von geladenen Teilchen
c) Wirkungs querschnitt von Neutronen
7. Van de Graaff-Generator, Kaskadengenerator
8. Das Cyclotron als Teilchenbeschleuniger
9. Physikalische Vorgänge im Kernreaktor
II. Wechselwirkung von ?-, ?- und Strahlung mit Materie
A. Anregung und Ionisation
1. Anregung von Atomen
2. Ionisation
3. Primäre, sekundäre und totale Ionisation
4. Energieverlust von Elektronen durch Ionisation
5. Ionisationsdichte, spezifische Ionisation
6. Bildung von negativen Ionen
B. Streuung und Absorption von Elektronen
1. Streuung von Elektronen
2. Absorption monoenergetischer Elektronen
3. Veränderung der Energie Verteilung von Elektronen
C. Verhalten von Zerfallselektronen beim Durchgang durch Materie
1. Vergleich mit monoenergetischen, geladenen Teilchen
2. Maximale Reichweite von Zerfallselektronen
D. Verhalten von ?-Strahlung beim Durchgang durch Materie
1. Absorption und Streuung von ?-Strahlung
a) Photoelektrischer Effekt
b) Compton-Effekt
c) Paarbildung
2. Absorptionsgesetz
3. Abhängigkeit der ?-Absorption von der ?-Energie und der Art des Absorbermaterials
4. Compton-Absorption und Compton-Streuung
5. Energieverteilung der ?- Quanten
6. Energie Verteilung der Sekundärelektronen
7. Zuwachsfaktor
E. Wechselwirkung von ?-Strahlung mit Materie
III. Nachweisgeräte für radioaktive Strahlung
A. Ionisationskammer, Elektroskop, Proportionalzähler und Geiger-Müller-Zählrohr
1. Ionisationskammer
a) Aufbau und Wirkungsweise
b) Messung der gesammelten elektrischen Ladung
c) Nulleffekt
2. Elektroskop
a) Aufbau und Wirkungsweise
b) Durchführung der Messungen
c) Meßgenauigkeit und Nachweisempfindlichkeit
3. Geiger-Müller-Zählrohr
a) Prinzipieller Aufbau eines Zählrohres, Zählrohrcharakteristik
b) Entladungsmechanismus beim Geiger-Müller-Zählrohr
c) Zeitlicher Verlauf des Zählrohrimpulses und der Zählrohr Spannung. Begriff der Totzeit und Erholungszeit
d) Nachentladung beim Geiger-Müller-Zählrohr
e) Nicht selbstlöschende und selbstlöschende Zählrohre
f) Der Nulleffekt eines Geiger-Müller-Zählrohres
g) Lebensdauer von selbstlöschenden Zählrohren
h) Halogenzähler
i) Impulsverstärker zur Registrierung von Zählrohrimpulsen
4. Proportionalzähler
B. Szintillationszähler
1. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise eines Szintillationszählers
2. Nachweisempfindlichkeit des Szintillationszählers
a) Strahlenabsorption im Leuchtkristall
b) Geringe Intensitätsverluste des entstehenden Luminescenzlichtes auf dem Wege zur Photozelle (Photomultiplier)
c) Eigenschaften des Photomultipliers
d) Großes zeitliches Auflösungsvermögen des Szintillationszählers
3. Nulleffekt des Szintillationszählers
4. Charakteristik des Szintillationszählers
IV. Der radioaktive Zerfall
A. Zerfallsgesetz und Zerfallskurven
1. Natürliche und künstliche Radionuclide
2. Verschiedene Zerfallsarten
a) ?-Zerfall
b) ?-Zerfall
3. Radioaktives Zerfallsgesetz
4. Zerfallskonstante, Halbwertzeit, mittlere Lebensdauer
5. Radioaktive Einheiten
6. Gesamtzahl der radioaktiven Atomkerne eines Präparates
7. Zerfallskurve für ein Gemisch von zwei oder mehr Arten von Radionucliden
a) Genetisch unabhängige Radionuclide
b) Genetisch voneinander abhängige Radionuclide
8. Radioaktives Gleichgewicht
B. Umwandlungsarten eines Radionuclids beim ?-Zerfall
1. Energieverteilung der Zerfallselektronen beim ??- und ?+-Zerfall
2. K-Einfang
3. ?-Emission, Kern-?-Strahlung
4. Kernisomerie
5. Innere Umwandlung
6. Zerfallsschemata
C. Genauigkeit radioaktiver Messungen
1. Statistische Meßgenauigkeit
a) Statistische Natur der Radioaktivität
b) Mittlerer statistischer Fehler
c) Gaußsches Fehler-Fortpflanzungsgesetz
d) Mittlerer statistischer Fehler einer Differenzmessung
e) Mittlerer statistischer Fehler für den Quotienten zweier Differenzen
f) Günstige Aufteilung der Gesamtmeßdauer auf Präparatmessung und Nulleffektmessung
g) Mittlerer statistischer Fehler für Ratemeter und Ionisationskammer
h) Statistische Reinheit
2. Zählverluste durch begrenztes Auflösungsvermögen des Meßgerätes
a) Ermittlung der Zählverluste bei bekanntem Auflösungsvermögen
b) Direkte experimentelle Bestimmung der Zählverluste
c) Totzeitbestimmung mit Hilfe von zwei Präparaten
d) Verminderung der Zählverluste durch Verwendung von Untersetzern
3. Systematische Fehlerquellen
V. Nachweis radioaktiver Strahlung
A. Allgemeine Bemerkungen zum Nachweis radioaktiver Strahlung
1. Hohe Empfindlichkeit des radioaktiven Nachweises
2. Relative und absolute Messungen
3. Auswahl von Radionucliden
4. Herstellung von Meßproben
B. Nachweis von ?-Strahlung bei radioaktiven Präparaten in fester Form
1. Einleitende Bemerkung
2. Versuchsanordnung
3. Abhängigkeit des Meßeffektes vom Abstand des Präparates vom Zählrohr
4. Geometriefaktor, punktförmige und kreisförmige Präparate
5. Absorption von ?-Strahlen
a) Absorptionsgesetz
b) Gleichzeitige Bestimmung zweier Radionuclide in ein und demselben Präparat
c) Absorption der ?-Strahlung im Zählrohrfenster und in der Luftschicht
d) Einfluß des schrägen Durchgangs der ?-Teilchen durch Luftschicht und Zählrohrfenster
6. Selbstabsorption von ?-Strahlung
a) Begriffsbestimmung
b) Selbstabsorption bei dünner Präparatschicht
c) Dicke Präparatschicht
d) Selbstabsorption für verschieden dicke Präparate
e) Berechnung des Selbstabsorptionskoeffizienten
7. Selbststreuung
8. RückStreuung
C. Messung von ?-Strahlen emittierenden Präparaten in flüssiger Form
1. Vorteile der Methode
2. Bestimmung der Aktivität kleiner Flüssigkeitsproben
3. Messung von Flüssigkeitsproben von etwa 15 cm3 Volumen
a) Veallscher Flüssigkeitszähler
b) Einfluß verschiedener Flüssigkeitsdichte auf den Meßeffekt
c) Nulleffekt des Veallschen Zählers
4. Aktivitätsmessung großer Flüssigkeitsmengen
5. Messung von sehr schwach radioaktiven Flüssigkeiten
D. Nachweis energiearmer ?-Strahlung in gasförmigem Zustand (Messung von C14, H3 oder S35)
1. Vorteile und Nachteile des Gaszählers
2. Geiger-Müller-Zählrohre als Gaszähler
3. Proportionalzähler zur Ausmessung gasförmiger radioaktiver Präparate
4. Herstellung gasförmiger C14- oder H3-Proben und Füllung des Gaszählers
5. Messung gasförmiger, radioaktiver Proben in der Ionisationskammer
E. Anwendung flüssiger Szintillatoren zur Messung von C14- und H3-markierten Substanzen
1. Vorteile und Nachteile des Flüssig-Szintillationszählers
2. Eigenschaften der Szintillationsflüssigkeit, Lösungsmittel, primäre und sekundäre Leuchtstoffe
3. Verminderung der Nachweisempfindlichkeit durch Löschen des Phosphorescenzlichtes (quenching)
4. Nachweisempfindlichkeit
F. Nachweis von ?-Strahlung mit dem Geiger-Müller-Zählrohr oder dem Szintillationszähler
1. Zweckmäßigkeit der Messung von ?-Strahlung
2. ?-Nachweisempfindlichkeit
a) Von Geiger-Müller-Zählrohren
b) ?-Empfindlichkeit von Szintillationszählern
3. Beispiel von ?-Messungen mit dem Geiger-Müller-Zählrohr oder dem Szintillationszähler
a) Thoriumbestimmung durch Absorptionsmessung weicher -?Strahlung
b) Selbstabsorptionserscheinung bei -?Strahlung
c) Abstandsgesetz bei ?-Strahlung
4. ?-Spektroskopie
a) Einkanal-Analysator
b) Mehrkanal-Analysator
c) Graukeil-Spektroskopie
d) Möglichkeiten zur Unterdrückung oder Reduzierung des Comptonkontinuums
G. Nachweis von ?-Strahlung
1. Einleitende Bemerkungen
2. ?-Zähler nach Ward
3. ?-Nachweis mit den Szintillationszählern
H. Messung intensitätsarmer Präparate
J. Absolute Messungen
1. Geeichte Standardpräparate
2. Absolutbestimmung der Aktivität durch Berücksichtigung von Selbstabsorption, Streuung, Absorption, Rückstreuung, Geometriefaktor
3. Berücksichtigung des Zerfallsschemas
4. 4?-Zählrohr
5. Koinzidenzmethode
K. Verdünnungsanalyse
L. Aktivierungsanalyse
1. Einleitende Bemerkungen
2. Beschreibung der Aktivierungsanalyse
3. Größe der induzierten Aktivität
4. Neutronenquellen
a) Kernreaktor als Quelle langsamer Neutronen
b) Teilchenbeschleuniger
c) Erzeugung von Neutronen durch Beschuß von Beryllium mit ?-Teilchen
5. Absolut- und Vergleichsmethode
6. Vor- und Nachteile der Aktivierungsanalyse
7. Messung der induzierten Aktivität
a) Direkte Messung der induzierten Aktivität
b) Auswertung einer Zerfallskurve
c) Absorptionsmessungen
d) Internal Standard-Methode
e) Zuhilfenahme der ?-Spektroskopie oder einer Koinzidenzmessung
8. Messung kurzlebiger Radionuclide
9. Fehlerbetrachtungen
a) Unterschiedliche Bestrahlungsbedingungen
b) Selbstabschirmung
c) Fehlerquellen durch konkurrierende Kernprozesse
M. Analyse durch Papierchromatographie oder Papierelektrophorese unter Zuhilfenahme von Radionucliden
N. Autoradiographie
1. Methode und Anwendungsbereich
2. Physikalische Grundlagen
a) Photographischer Vorgang
b) Auflösungsvermögen eines Autoradiogrammes
c) Beeinflussung des Auflösungsvermögens
d) Experimentelle Bestimmung des Auflösungsvermögens
e) Abschätzung der günstigsten Belichtungsdauer
3. Herstellung von Präparatschnitten
a) Fixieren der Probe
b) Entwässern
c) Einbetten
d) Schneiden mit dem Mikrotom
e) Färbung der Präparatschnitte
4. Photographische Emulsionen
5. Verschiedene Techniken zur Herstellung von Autoradiogrammen
a) Kontaktmethode
b) Verwendung von flüssigen Emulsionen
c) Strippingfilm-Methode
d) Finksche Methode
e) Autoradiographie unter Verwendung flüssiger Emulsionen (wetprocess-autoradiography)
6. Artefakte
7. Quantitative Autoradiographie
a) Vergleichsmessung mit Autoradiogrammen, welche mit Strahlungsquellen bekannter Aktivität aufgenommen worden sind
b) Auszählung der ausgeschiedenen Silberkörner
c) Photometrische Bestimmung der Schwärzung in einem Autoradiogramm
d) Beobachtung und Auszählen der entwickelten Körner einzelner Bahnspuren
VI. Anwendungsbeispiele
A. Verwendung von Radionucliden als Tracer
1. Studium der Infusionstherapie nach operativen Eingriffen am Magen
2. Synthese und Resorbierbarkeit einer mit C14 markierten organisch-chemischen Verbindung, radioaktiv kontrolliert
3. Studium des Oxydationsmechanismus von Propen
4. Kontrolle der chemischen Trennung zweier Substanzen
5. Nachweis der Luftradioaktivität
6. Zur Diagnostik der Schilddrüsenfunktion unter Verwendung von Radiojod
7. Lokalisierung von Hirntumoren mit Hilfe von Positronenstrahlen
B. Einige technische Anwendungsbeispiele
1. Radioaktive Überwachung einer Phosphorofenausmauerung
2. Standmessungen
3. Dichtebestimmung mit Hilfe radioaktiver Strahlung
a) Dichtemessung bei Flüssigkeiten
b) Kontinuierliche Analyse von Schwefel in Gasen
4. Dickenmessung mit radioaktiver Strahlung
5. ?-Radiographie
a) Methode
b) Abbildungsschärfe
c) Belichtungsdauer
d) Strahlungsquellen und ihr Anwendungsbereich
e) Anwendungsbeispiele
f) Transportbehälter zur Aufnahme des radioaktiven ?-Strahlers
VII. Strahlenschutz
A. Strahlenbelastungen
1. Strahlenbelastungen bei der Anwendung von Radionucliden
2. Strahlenbelastung durch Umwelts- und Zivilisationseinflüsse
B. Erste Strahlenschutzverordnung
1. Genehmigung zum Bezug und zur Verwendung radioaktiver Stoffe
2. Ärztliche Untersuchung
3. Versicherungsschutz
C. Objektives Maß einer Strahlenbelastung
1. Strahlungseinheiten
2. Maximal zulässige Dosis bzw. Dosisleistung
3. Abschätzung und Messung der Strahlendosisleistung
a) Inkorporierte Strahlung
b) Strahlenbelastungen von außen
D. Strahlenschutz
1. Abschirmung gegen ?- und ?-Strahlung
2. Vorsichtsmaßnahmen.