Note: Exoplaneter fundet med Kepler og CoRoT

Laboratoriekørekort
Z.9.1
Radioaktive kilder
Øvelsens pædagogiske rammer
Sammenhæng
Denne øvelse knytter sig til fysikundervisningen på modul 6 ved bioanalytikeruddannelsen. Fysikundervisningen i dette modul har fokus på nuklearmedicin i hvilken
sammenhæng radioaktive kilder er et fundamentalt emne, hvilket betyder, at øvelsen
er relevant for såvel den teoretiske som den kliniske praksis.
Formål
Formålet med øvelsen er at
 Introducere til hvorledes arbejde med radioaktive kilder udføres på en sikkerhedsmæssig forsvarlig vis.
Arbejdsform
Øvelsen skal betragtes som en udvidelse til laboratoriekørekortet på modul 1.
 Det forventes at vejledningen er læst inden udførelse af øvelsen og at eventuelle spørgsmål ligeledes er afklaret med fysikunderviseren inden øvelsens udførelse
 Øvelsen udføres i laboratoriet under vejledning af laboratoriepersonalet.
 Øvelsen laves i grupper af to til tre personer. Holdet sammensætter selv maksimalt 6 grupper.
 Hver øvelsesgruppe udformer en journal/rapport, som inddrages i modulets
teoretiske fysikundervisning.
Det er obligatorisk at lave øvelsen. Såfremt der er knyttet yderligere obligatoriske
aktiviteter til øvelsen, vil det fremgå af modulets prøvekriterier.
Evaluering
Øvelsesforløbet evalueres ved
 At laboratoriepersonalet under øvelsen holder øje med at arbejdet foregår på
hensigtsmæssig vis.
Ved evalueringen vil der være specielt fokus på
 ATA-reglerne overholdes.
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.2
Øvelsesvejledning
Mål
Øvelsens mål er at
 undersøge Geiger-Müller-rørets evne til at detektere stråling fra henholdsvis
en -, en - og en -skolekilde.

undersøge forskellige materialers evne til at stoppe/bremse stråling fra henholdsvis en -, en - og en -skolekilde.

undersøge scintillationsdetektorens evne til at detektere stråling fra henholdsvis en -, en - og en -skolekilde.
Litteratur




Møller, V.; Møller, E. ADDA/ADACT® -vejledning. VIA University College
Bioanalytikeruddannelsen. august 2010.
Møller, V.; Møller, E. LabQuestvejledning. VIA University College Bioanalytikeruddannelsen. august 2010.
Powsner R. A., og Powsner E. R. Essentials of Nuclear Medicine Physics.
Blackwell Publishing
Forskningscenter Risø Hevesy Laboratoriet. ‘Leverandørbrugsanvisning for
Risø Demonstrationskilder” http://net.biolyt.dk/index.php?sID=814. .
Sikkerhed
De radioaktive kilder der anvendes i laboratoriet er tilladt at bruge i folkeskolen og
der derfor ikke udtalt farlige, især ikke hvis de bruges med omtanke.
Tænk altid på ATA reglerne når du skal arbejde med radioaktive kilder. Konkret for
denne øvelse vil det eksempelvis betyde, at du skal forsøge at holde størst mulig afstand til kilderne og begrænse den tid, hvor du er i kontakt med kilderne.
Teori
Ved øvelsen anvendes de tre demonstrationskilder fra Risø, også kaldet skolekilderne, som er hhv.

en -kilde, Am-241, som ud over -stråling også udsender -stråling. Rækkevidden i luft for -strålingen fra Am-241-kilden er cirka 35 mm.

en -kilde, Sr/Y-90, som udelukkende udsender -stråling. Under passende
betingelser kan -stråling ved vekselvirkning med visse materialer danne
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.3
energirig elektromagnetisk stråling. Rækkevidden i luft for den -stråling
som udsendes i forbindelse med Y-90 henfaldet er cirka 10 m og for stråling fra Sr-90 er rækkevidden i luft godt 1 m.

en -kilde, Cs-137, som udelukkende udsender -stråling.
Flere detaljer om kilderne kan findes i ’Leverandørbrugsanvisning for Risø Demonstrationskilder’ (se Litteratur)
Geiger-Müller røret
Opbygning af Geiger-Müller røret (GM-rør) og dets virkemåde er beskrevet i pensum (Powsner).
Ifølge teorien kan GM røret detektere -, - og -stråling og burde derfor kunne registre stråling fra de tre skolekilder, men ikke nødvendigvis lige effektivt.
Scintillationsdetektoren
Opbygning af scintillationsdetektoren og dens virkemåde er beskrevet i pensum
(Powsner).
Ifølge teorien kan scintillationsdetektoren detektere -stråling og anden elektromagnetisk stråling med tilstrækkelig høj energi. Scintillationsdetektoren må derfor formodes at kunne detektere den -stråling der udsendes fra - og -skolekilden. Hvis
scintillationsdetektoren registrerer stråling fra -skolekilden må det skyldes, at den
udsendte -stråling vekselvirker med et materiale og at der derved dannes elektromagnetisk stråling.
Så måske kan scintillationsdetektoren registrere stråling fra de tre skolekilder, men
ikke nødvendigvis lige effektivt.
Tælleeffektivitet
En måde at udtrykke en detektors evnetil detektere stråling fra forskellige kilder er
vha. af tælleeffektiviteten (”efficiency” i Powsner). Tælleeffektiviteten, TE, er defineret som forholdet mellem de henfald, der registreres fra en kilde med kendt aktivitet og den kendte aktivitet. Et matematisk udtryk for tællereffektiviteten er:
TE 
rp
A
(Formel 1)
hvor rp er den registrerede baggrundskorrigerede tællehastighed for en given prøve
(målt i tællinger/sekund = cps) og A er kildens aktivitet (målt i Bq).
En tælleeffektivitet udregnet med formel 1 gælder KUN for en given opstilling og
procedure.hvis afstanden eksempelvis ændres, vil detektoren ikke udsættes for samme strålingsmængde og tællehastigheden vil ændres, hvilket giver en anden TE for
samme aktivitet.
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.4
Materialer og metoder
Apparatur
Til måling med Geiger-Müller rør:
 Højfølsomt Geiger-Müller rør fra Müller og Sørensen
 GM-forstærker fra Müller og Sørensen
 LabQuest fra Vernier
Til måling med scintillationsdetektor:
 Scintillationsdetektor
 ADACT®-udstyr
 PC med dataopsamlingskort
Materialer
-kilde. Am-241, 37 kBq. Fra Risø.
-kilde. Sr/Y-90, 37 kBq. Fra Risø
-kilde. Cs-137, 370 kBq. Fra Risø
Blyplader, tykkelse 1,2 mm
Plastplade
Papir
Lineal
NB. De radioaktive kilder forefindes normalt i et aflåst skab og udleves ved henvendelse til Vibeke Møller, Kirsten Jespersen eller Annette Mortensen. Når kilderne ikke
er i brug, placeres de således, at deres stråling ikke påvirker detektorerne.
Metode.
Målingerne blev udført efter anvisningerne i ADDA/ADACT®-vejledning og LabQuest vejledning.
Fremgangsmåde
Ved den ene halvdel af øvelsen arbejdes der med et Geiger-Müller rør og i den anden
halvdel af øvelsen med en scintillationsdetektor.
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.5
Præ-analytisk opgave
For at kunne beregne tælleeffektiviteten er det nødvendigt at kende kildernes aktuelle
aktivitet. De skolekilder som er tilgængelige er fra hhv. 1996, 2003 og 2007.
Som forberedelse til øvelsen beregnes de forskellige kilders aktuelle aktivitet.
Isotop
Påtrykt aktivitet
Halveringstid
1996 - Aktuel aktivitet
2003 - Aktuel aktivitet
2007 - Aktuel aktivitet
-kilde
-kilde
-kilde

37 kBq

37 kBq

370 kBq
Skema 1. Informationer om skolekilderne
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.6
• Geiger-Müller rørets egenskaber
I denne del af øvelsen undersøges hvor effektivt GM-røret er til at måle stråling fra
-, - og -skolekilderne.
1. Klargør udstyret til GM-målingerne efter anvisningerne i LabQuest vejledning
2. Indstil måletiden til 1 minut.
3. Husk at fjerne hætten fra GM-røret.
4. Placér -skolekilden helt op ad detektoren, svarende til at afstanden mellem
detektor og kilde (kant til kant) er 0 cm.
5. Lav en måling og indsæt tælletallet i Måleskema 1 herunder.
6. Udfyld resten af Måleskema 1 ved at skifte afstand og/eller kilde
Afstand
-kilde
-kilde
-kilde
Baggrund
0 cm
1 cm
5 cm
10 cm
Måleskema 1: Tælletal per minut ved forskellige afstande og forskellige skolekilder
• Geiger-Müller-røret og bremsning af ioniserende stråling
Målingerne hørende til nedenstående Måleskema 2 udføres som beskevet ovenfor,
blot indsættes der et materiale (afskærmning) mellem kilden og GM-røret
Afstand og afskærmning
0 cm og papir
1 cm og plast
5 cm og 6 mm bly
-kilde
-kilde
-kilde
Måleskema 2: Tælletal med afskærmede kilder
Når alle målinger er foretaget, sættes hætten atter på GM-røret og udstyret slukkes.
Benyt evt. ventetid til at udfylde Resultatskemaerne sidst i vejledningen.
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.7
• Scintillationsdetektorens egenskaber
I denne del af øvelsen undersøges hvor effektivt scintillationsdetektoren er til at måle
stråling fra -, - og -skolekilderne.
1. Klargør udstyret til målingerne efter anvisningerne i ADDA/ADACT®vejledning, idet følgende indstillinger anvendes:
o Højspænding: 950V
o Måletid:1 minut
o 256 kanaler
o Forstærkning = 1
2. Kalibrer scintillationsdetektoren som anvist i ADDA/ADACT®-vejledning.
o Gem en elektronisk kopi af det kalibrerede spektrum.
o Aflæs konstanterne a og b under kontrolpanelet Kalibrering, disse
værdier tænkes anvendt ved den teoretiske undervisning.
3. Placér -skolekilden helt op ad detektoren, svarende til at afstanden mellem
detektor og kilde (kant til kant) er 0 cm.
4. Lav en måling og indsæt tællehastigheden (rate) i Måleskema 4 herunder.
5. Udfyld resten af Måleskema 3 ved at skifter afstand og/eller kilde
6. OBS: Gem et spektrum for alle '0-cm' målingerne. Disse tænkes anvendt ved
den teoretiske undervisning.
Afstand
-kilde
-kilde
-kilde
Baggrund
0 cm
1 cm
5 cm
10 cm
Måleskema 3 Tællehastighed (rate) i cps ved forskellige afstande og forskellige skolekilder
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.8
Hjælp til journalskrivning
Ad resultatafsnittet
• GM-rørets egenskaber
Tælletallene i Måleskema 1 korrigeres for baggrund (dvs måling uden kilde) og omregnes til tællinger per sekund (cps = counts per second). Endelig beregnes tælleeffektiviteten for alle målingerne, hvilket kræver kildernes aktuelle aktivitet, se Skema
1.
-kilde
-kilde
-kilde
Fremstillingsår
Aktuel aktivitet
Baggrundstælletal
0 cm
Tælletal
Tælletal minus baggrund
rp i cps
TE
1 cm
Tælletal
Tælletal minus baggrund
rp i cps
TE
5 cm
Tælletal
Tælletal minus baggrund
rp i cps
TE
10 cm
Tælletal
Tælletal minus baggrund
rp i cps
TE
Resultatskema 1: GM-rørers tælleeffektivitet overfor skolekilderne ved forskellige afstande.
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.9
• Geiger-Müller-røret og bremsning af ioniserende stråling
Resultatskema 2 udfyldes ud fra Måleskema 3 på samme måde som Resultatskema 1.
Indfør desuden uafskærmede TE værdier fra Resultatskema 1 ( TE – uden afskærmning) og beregn endelig forholdet mellem den afskærmede TE og den ikke afskærmede TE.
-kilde
-kilde
-kilde
Fremstillingsår
Aktuel aktivitet kBq
Baggrundstælletal
0 cm og papirafskærmning
Tælletal
Tælletal minus baggrund
rp i cps
TE (afskærmet)
TE (uafskærmet)
TE (afskærmet) · 100%
TE (uafskærmet)
1 cm og plastafskærmning
Tælletal
Tælletal minus baggrund
rp i cps
TE (afskærmet)
TE (uafskærmet)
TE (afskærmet) · 100%
TE (uafskærmet)
5 cm og 6 mm blyafskærmning
Tælletal
Tælletal minus baggrund
rp i cps
TE (afskærmet)
TE (uafskærmet)
TE (afskærmet) · 100%
TE (uafskærmet)
Resultatskema 2. Udvalgte materialers evne til at afskærme stråling fra skolekilderne.
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010
Laboratoriekørekort
Z.9.10
• Scintillationsdetektorens egenskaber
Resultatskema 3 udfyldes på samme måde som de to øvrige resultatskemaer.
-kilde
-kilde
-kilde
Fremstillingsår
Aktuel aktivitet
Baggrunds tællehastighed
0 cm
Målt tællehastighed
rp i cps
TE
1 cm
Målt tællehastighed
rp i cps
TE
TE(GM-rør)
5 cm
Målt tællehastighed
rp i cps
TE
10 cm
Målt tællehastighed
rp i cps
TE
Resultatskema 3: Scintillationsdetektorens tælleeffektivitet overfor skolekilderne ved forskellige
afstande.
VIAUC Bioanalytikeruddannelsen
Vibeke Møller og Eval Møller
Øvelsesvejledning Modul 6
August 2010