Ziel der Arbeit war es, einen Aufbau zu konstruieren, in dem sich lebende Zellen unter physiologischen Bedingungen mit alpha-Teilchen geringer Energie bestrahlen lassen. Die Energie sollte bei guter Energieschärfe frei einstellbar sein, die Dosis sollte bei verschiedenen Dosisleistungen gut vorwählbar und exakt zu kontrollieren sein. In diesem Aufbau sollten YAC-Hefen mit dem Gen p53 bestrahlt und mit Hilfe der SSCP und der Sequenzierung nach Sanger auf Mutationen untersucht werden.
Um eine gute Energieschärfe bei einstellbarer Energie zu gewährleisten, wurde für die Bestrahlungen ein Ionenbeschleuniger benutzt. Der primäre Ionenstrom wurde durch Rutherford-Streuung an einem Gold-Target verringert. Zur Bestrahlung wurden die um 90° nach oben gestreuten alpha-Teilchen benutzt. Ebenfalls unter 90° wurde ein Oberflächensperrschichtzähler eingebaut, der es erlaubte, die alpha-Teilchen zu spektroskopieren und so die Dosis während der Bestrahlung zu messen.
Die Zellen waren bei der Bestrahlung durch ein Fenster aus Aramid-Folie vom Vakuum im Strahlrohr getrennt. Dieses neue Material hat sich wegen seiner großen mechanischen Belastbarkeit in dieser Anwendung als besonders geeignet erwiesen. Da der differentielle Energieverlust in Aramid noch nicht bekannt war, und die Extrapolation mit Hilfe der Bragg-Regel ungenau ist, wurde er gemessen.
Die zu bestrahlenden YAC-Zellen wurden in einem waagerecht stehenden Probengefäß über dem Streutarget angebracht. Die alpha-Teilchen traten durch den Boden dieses Gefäßes ein, der ebenfalls aus Aramid gefertigt war. Der Aufbau erlaubte es, die Zellen während der Bestrahlung unter Normaldruck und Raumtemperatur zu belassen. Die Zellen befanden sich in einer Nährlösung. Ein der Nährlösung zugesetzter Sexualfaktor bewirkte, daß die Zellen sich während der Bestrahlung nicht teilten. Die so behandelten Einzelzellen bildeten eine Monolayer am Boden des Probengefäßes. So war sichergestellt, da&szli; alle Zellen mit der gleichen Dosis bestrahlt wurden.
Am DTL in Bochum wurden Zellen mit Dosen von 2,7 Gy bis 92,3 Gy bei Dosisleistungen zwischen 20 mGy/s und 89 mGy/s bestrahlt. Dabei zeigte sich, wie erwartet, keine erhöhte Sterblichkeit. Die Rate der induzierten Mutationen wurde nicht bestimmt. Wegen der erforderlichen statistischen Auswertung hätte eine sehr große Zahl von Proben ausgewertet werden müssen, was den Rahmen einer Diplomarbeit im Fach Physik gesprengt hätte.
Bei einer Primärenergie von 1.200 keV ± 3 keV ist die Energie am Probenort 142 keV ± 73 keV. Der Hauptteil der Energie geht in der Aramid-Folie verloren. Der größten Anteil an der Energieunschärfe kommt aus der Luft zwischen dem Vakuumaustrittsfenster und dem Boden des Probengefäßes. Da das Fenster annähernd die Form einer Kugelschale annimmt, verlieren alpha-Teilchen, die an verschiedenen Stellen durch die Luftblase treten, unterschiedlich viel Energie.
Postscript File der gesamten Diplomarbeit (komprimiert mit GZIP, ca. 1 MB)