ELEKTROMANYETİK İ ALANLAR. Prof. Dr. M. Tunaya KALKAN İÜ Cerrahpaşa Tıp Fakültesi

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ELEKTROMANYETİK İ ALANLAR. Prof. Dr. M. Tunaya KALKAN İÜ Cerrahpaşa Tıp Fakültesi"

Umut Deliktaş
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 ELEKTROMANYETİK İ ALANLAR ve RADYASYON ÖLÇÜMLERİ Prof. Dr. M. Tunaya KALKAN İÜ Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı

2 GİRİŞ Dört temel kuvvet a) Gravitasyonel kuvvetler, kütleler gezegenler ve yıldızlar kadar büyük olmadıkça çok zayıftır. b) Yakıntesirve c) Zayıf tesir kuvvetleri canlı organizmalar için yok edicidirler. d) Elektromanyetik kuvvetler

3 Elektromanyetik kuvvetler canlı organizmada atomlardan moleküllere, hücrelerden organlara kadar tüm yapıları bir arada tutan kuvvetlerdir. Canlı yapıları elektronik hassas aletler gibi düşünürsek vücut dışından gelebilecek elektromanyetik alanların ve bunların oluşturduğu kuvvetlerin, elektronik aletlerin işleyişini bozduğu gibi biyolojik yapıları da etkilediği bilinmektedir.

Canlı yapıları elektronik hassas aletler gibi düşünürsek vücut dışından gelebilecek

4 Nedir bu ELEKTROMANYETİK dalga? titreşim doğrultusu Yayılma doğrultusu v= m/s E H Şekil 2.c: Elektromanyetik tik alanların l şematik yapıları.

5 Her titreşimin etkisini tartışalım Yüksek frekans, Düşük dalgaboyu Düşük frekans, yüksek dalgaboyu Kozmik ışıma Beta x-ışınları Mikrodalga Rf ELF Gamma Alfa UV IR Cep tlf TV GÖRÜNÜR IŞIK

6 ELF (Extremely Low Frequency): Aşırı düşük frekanslı alanlar. l Yalnızca elektrik veya manyetik alan etkisi vardır. Özel alan ölçen cihazlarla tespit edilir. En önemlisi Hz şehir şebekesi ve yüksek gerilim hatlarından yayılır. Lösemi ve beyin tümörlerine neden olduğuğ ifade edilmektedir. Rf (Radio Frequency): Radyo ve telsiz haberleşmede ve bazı tıbbi cihazlarda kullanılır. Vücut içinde ısı birikimi (SAR) ve akımcıklar kl oluşturur. İnsan yüksekliğine kliği bağlı olarak rezonans frekansında etki artar. Aşırı yüksek şiddetlerde canlı organizmada olumsuz etkilerinden bahsedilmektedir. TV (UHF, VHF vs): Televizyon yayınlarında kullanılır. Cep Telefonları: 900 ve 1800 MHz frekansta iletişimde ş kullanılır. Aşırı şiddet ve uzun süre kullanımda zararlarından bahsedilmektedir. Mikrodalgalar: l Canlı iid içinde ısı birikimine iki i neden olur MHz frekansta su molekülleri rezonansa girerek pişirmede kullanılır.

Rf (Radio Frequency): Radyo ve telsiz haberleşmede ve bazı tıbbi cihazlarda kullanılır. Vücut içinde ısı birikimi (SAR) ve akımcıklar kl oluşturur.

7 Kızıl Ötesi (Infra Red): Deride ısı oluşumu ve deriden ısı atılımı sağlar. Görünür Işık: Gözde retina üzerinde ışığın ve renklerin algılanmasını sağlar. Aşırı yüksek şiddette deride ısı algılanmasını sağlar. Buraya kadar verilen tüm elektromanyetik alanların enerjileri frekanslarına bağlı olarak (E=h.f) yüksek olmadığından atom veya moleküllerden elektron koparamadığından iyon oluşturma etkileri yoktur (noniyonizan).

Aşırı yüksek şiddette deride ısı algılanmasını sağlar.

8 Bir elektromanyetik ışımanın enerjisi frekansı ile orantılıdır (E=h.f). Frekansı görünür ışıktan yüksek olanlar hidrojen atomunun elektronunu lkt bile (13,1eV) 1 kopartabilir. İyonizan ışın e - + Sonuçta elektronunu kaybetmiş artı yüklü bir atom yada molekül ile bir elektron yada elektron fazlası olan eksi yüklü bir kısımoluşur.

9 YÜKSEK ENERJİLİ IŞIMALAR (İyonizan) Frekans Dalga boyu Enerji (ev) (Hz) (m) Kozmik gamma, x-ışını 10 4 alfa, beta Morötesi (UV) Görünür ışık

1 gamma, x-ışını 10 4 alfa, beta 10 13 102 Morötesi

10 RADYOAKTİF IŞINLAR Radyasyon çeşitleri: 1. Tanecik özellikte: Alfa, Beta 2. Elektromagnetik özellikte: X ve Gama ışınları Tanıda; Gama ışınları ve x-ışınları, Tedavide; Beta ışınları kullanılır.

11 NÜKLEER RADYASYONLARIN ÖLÇÜMÜ (deteksiyon) Alfa, Beta, Gamma, ve X ışınları gibi radyasyonların y ölçülmesinde kimyasal, fotokimyasal, iyonizasyon, floresans, fosforesans olaylardan yararlanılır. Genel olarak 1) Gazlı 2) Sintilasyon 3) Yarı iletken dedektörleri sıklıkla kullanılmaktadır.

iyonizasyon, floresans, fosforesans olaylardan yararlanılır.

12 Gazlı Dedektörler Işın V -

13 Puls Dalga Yüksekliği Orantılı İyonizasyon Yeniden Birleşme Orantısız Sürekli Deşarj Geiger Müller Gerilim (Voltaj) j)( (V)

14 Yeniden Birleşme (Rekombinasyon) Bölgesi: Elektrotlar arası voltaj 0 dan başlayıp küçük değerlerde oldukça bazı iyonlar elektrotlara gitmeden yeniden birleşirler. ş Bazıları ise artan voltaja bağlı olarak elektrotlara daha çok gitmeye başlar. Bu da puls-dalga şiddetinin voltajla artmasına neden olur. İyonizasyoni Bölgesi: Voltaj blilibi belirli bir değere ulaştıktan sonra arttırılmasına rağmen radyasyon nedeniyle oluşan iyon sayısı sabit olduğundan, elektrotlara gidebilecek daha fazla iyon bulunmadığından artan voltaja rağmen puls-dalga yüksekliği sabit kalacaktır. Orantılı Bölge: Voltaj daha fazla arttırılırsa oluşan elektrik alanda hızlandırılan iyonlar çarpışarak ikincil iyonların oluşmasına neden olur. Böylece artan voltaj jile gaz amplifikasyonu oluşur ve puls-dalga şiddeti voltaj ile orantılı olarak artmaya başlar.

İyonizasyoni Bölgesi: Voltaj blilibi belirli bir değere ulaştıktan sonra arttırılmasına rağmen radyasyon nedeniyle oluşan iyon sayısı sabit olduğundan, elektrotlara gidebilecek daha fazla iyon

15 Orantısız (sınırlı orantılı) Bölge: Voltaj dh daha da arttırıldığında dedektöre giren ışıma ile puls-dalga şiddeti tam olarak orantılı sonuç vermemeye başlar. Bu bölgede çalışan dedektörlerle sonuç alınmadığından kullanılmaz. Geiger-Müller Bölgesi: Voltaj yine arttırılırsa birincil ve ikincil iyonlar oranı kaybolur. Birincil iyonların sayısı ne olursa olsun çıkış puls-dalga şiddeti hep aynı kalır. Bu voltajda çalışan ddköl dedektörlere Gi Geiger-Müller sayıcıları denir. Dh Daha fazla kontaminasyon monitörü olarak kullanılırlar. Sürekli deşarj Bölgesi: Son olarak voltaj aşırı derecede arttırılırsa sayıcının içindeki gazda arklar oluşur. Bu bölgede artık sayım almak imkansızlaşır. ş Yukarıda açıklanan voltaj değerlerinin hepsi birden tek bir dedektörde kullanılamaz. Her dedektör çalışma amacına uygun imal edilir ve dar bir voltaj aralığında ğ belirli amaca uygun çalışır.

Birincil iyonların sayısı ne olursa olsun çıkış puls-dalga şiddeti hep aynı kalır. Bu voltajda çalışan ddköl dedektörlere Gi Geiger-Müller sayıcıları denir.

16 Sintilasyon Sayıcıları: Radyoaktif ışımalar bazı maddelerle etkileştiğinde uyarı (eksitasyon) meydana getirir. Buradan çıkan ışık k (fotonlar) fotoelektrik etki ile elektron lkt kopartılmasına neden olur. Kopartılan elektron, elektrik alanda hızlandırılarak kat kat çoğaltılır ve bir akımcık oluşması sağlanır. En sık rastlanılan Tl ile kirletilmiş NaI kristalidir NaI(Tl). Bunun yapılan Foton Çoğaltıcı Tüpler (Photo Multiplier Tubes-TMP) yaygın kullanımdadır. Organik sintilasyon itil cihazları zayıf bt betavedüşük ük enerji X ve gamma ışımaların tespitinde, inorganik sintilasyon cihazları PMT ile görüntüleme cihazlarında sıklıkla kullanılmaktadır.

Kopartılan elektron, elektrik alanda hızlandırılarak kat kat çoğaltılır ve bir akımcık oluşması sağlanır.

17 Yarı İletken Detektörler: Gamma ışını ölçümü için Si, Ge, CdTe, HgI, CdZnTe, GaAs, CdSe, InP, Bi2Se3, AlSb gibi yarı iletkenlerden l yararlanılır. l Gamma ışını ölçümü ü ve uzaysal hassasiyeti nedeniyle sintilasyon dedektörlerine alternatiftirler. Gamma ışını yarı iletken malzemeye çarptığında enerji yüklü bir elektron kopartır (ışık fotonu değil). Oluşan elektron ve artı yüklü boşluk, artı ve eksi yüklü elektrotlara çekilir. Bu sayede elektrotlar arasında doğrudan bir elektriksel darbe (puls) oluşur. Her gamma ışını ayrı bir darbe oluşturarak elektronik sinyaller sayılır.

Gamma ışını yarı iletken malzemeye çarptığında enerji yüklü bir elektron kopartır (ışık fotonu değil).

18 Amaç Nal(Tl) BGO GSO LSO Bi 4 Ge 3 O 12 Gd 2 SiO 5 Lu 2 SiO 5 (Ce) Yoğunluk (g/cm 3 ) Yüksek g-ışın 3,67 7,13 6,71 7,40 deteksiyon verimi Efektif atom no. Decay zamanı (nsn) Yüksek g-ışın deteksiyon verimi İyi koinsidens zamanlaması Kırılma indisi Işığın kristalden 185 1, , , ,82 PMT e iyi geçişi Emisyon dalga boyu (nm) Rölatif ışık verimi [%NaI(Tl)] PMT cevabı için iyi bir eşleşme Yüksek sayım verimi Sağlamlık Daha küçük boyutlu kristal üretimi Hayır Evet Hayır Evet Hidroskobiklik Basit paketleme Evet Hayır Hayır Hayır

215 2,15 185 1,85 182 1,82 PMT e iyi geçişi Emisyon dalga boyu (nm) Rölatif ışık verimi [%NaI(Tl)] PMT cevabı için iyi bir eşleşme Yüksek sayım verimi

19 F t Çğ lt Tü Foton Çoğaltıcı Tüp Photon Multiplier Tüpe (PMT)

20 Gama kameralarda sistem kompanentleri Şematik sunum X- Y Katot ışını tüpü (monitör) Z PYA PMT(foton çoğaltıcı tüp) Işık ş yönlendirici NaI(Tl) kristali kolimatör organ

24 PET, halka şeklinde dizilmiş bir seri sintilasyon kristali ve bu kristallere birleştirilmiş Foton Çoğaltıcı Tüplerden (PMT) oluşmuştur. Ayrıca görüntünün 3 boyutlu olarak elde edilebilmesinin sağlamak için kullanılan bir bilgisayar sistemi bulunmaktadır.

25 GAMA KAMERALAR 1957 de Hall Anger icad etti lerde SPECT yapabilen kameralar, 1990 larda PET yapabilen kameralar rutin kullanıma girdi.

26 Gama kamera komponentleri Kolimatör: Fotonları yönlendirir. Saçılmış ft fotonları durdurur. d NaI(Tl): Gama fotonlarını sintilasyona dönüştürür. Işık yönlendirici: Sintilasyonları PMT ye fokuslar. PMT (Foton çoğaltıcı tüp) : Sintilasyonları elektrik enerjisine dönüştürür.

27 KOLİMATÖRLER Paralel hol Pin hol Koll.-Obje yakın olmalıdır. l Obje fokus mesafesinde olmalı l Büyük organlar görüntülenir. Tiroid ve göz sintigrafilerinde kullanılır. Objeyi büyütür, rezolüsyonu artırır.

28 PET/CT

29 Kalp ve Beyin görüntüleme amaçlı Gama Kamera

30 Değişken açılı Gama Kamera

31 Kaynaklar: Demir, Mustafa: Nükleer Tıp Fiziği Ders Kitabı. Rektörlük Yayın No: İstanbul Önen, Sinan: Radyasyon Biyofiziği Ders Kitabı. Rektörlük Yayın No: İstanbul l 1993

Benzer belgeler

GÜNEŞİN ELEKTROMANYETİK SPEKTRUMU

GÜNEŞİN ELEKTROMANYETİK SPEKTRUMU Güneş ışınımı değişik dalga boylarında yayılır. Yayılan bu dalga boylarının sıralı görünümü de güneş spektrumu olarak isimlendirilir. Tam olarak ifade edilecek olursa;