Promieniowanie_jonizujace.pdf
(
3797 KB
)
Pobierz
317922001 UNPDF
1
Promieniowaniem jonizującym
nazwano promieniowanie wy-
wołujące
lawinową
(!)
jonizację.
Jonizacja polega na oderwaniu od atomu lub cząsteczki elektro-
nów. W wyniku jonizacji pojawia się w środowisku swobodny ele-
ktron naładowany ujemnie i dodatnio naładowany jon (kation).
Energia jonizacji
większości atomów zawiera się w przedziale od
jednego do kilkudziesięciu eV (1 eV
=
1,6·10
−19
J).
Energia cząstek tworzących
promieniowanie jonizujące
jest zaw-
sze
większa
od energii jakichkolwiek
wiązań chemicznych
i
od
tzw. potencjału jonizacji.
P
romieniowanie jonizujące można podzielić na:
jonizujące bezpośrednio
− cząstki naładowane
(cząstki
α
,
β
, protony, jądra odrzutu),
jonizujące pośrednio
− cząstki nienaładowane
(kwanty promieniowania
X
i
γ
, neutrony).
Widmo
Jonizacja bezpośrednia
jest wynikiem elektrostatycznego oddzia-
ływania cząstki naładowanej z elektronami walencyjnymi atomów i czą-
steczek. W takim przypadku zdolność do jonizacji zależy od wielkości
ładunku cząstki i jej prędkości.
Jonizacja pośrednia
towarzyszy oddziaływaniu elektromagnetycz-
nego promieniowania jonizującego (
X
i
γ
) i nienaładowanych cząstek z
materią.
2
O
ddziaływanie Promieniowania Jonizującego z Materią
1. Cząstki naładowane:
niesprężyste zderzenia z elektronami powłok atomów,
reakcje jądrowe w wyniku niesprężystego zderzenia z jądrem,
sprężyste zderzenia z atomami lub jądrami atomów.
2. Promieniowanie elektromagnetyczne
X
i
γ
.
W zależności od
energii kwantów wyróżnić można trzy mechanizmy oddziaływania z
materią.
Energia
Zjawisko
fotoelektryczne
Zjawisko
Comptona
Powstawanie par
elektron – pozyton
10 keV
99 %
−
−
200 keV
1 %
99 %
−
2 MeV
−
99 %
1 %
20 MeV
−
50 %
50 %
Prawdopodobieństwo tych zjawisk zależy jednak nie tylko od energii pro-
mieniowania, ale także od liczby atomowej (porządkowej)
Z
atomów ab-
sorbentu, tak jak to pokazuje poniższy rysunek.
Linie na tym wykresie wy-
znaczone są przez te war-
tości energii promieniowa-
nia i liczby atomowe ato-
mów absorbentu przy któ-
rych oddziaływania po obu
stronach linii są tak samo
prawdopodobne.
Rozpatrzmy przykład tka-
nek miękkich.
około 0,035 MeV = 35 keV
około 28 MeV
W każdym przypadku bezpośrednim
skutkiem oddziaływania jest
poja-
wienie się w ośrodku elektronów,
które wywołują kolejne akty jonizacji
bezpośredniej.
3
Zjawisko fotoelektryczne:
jest
niesprężystym oddziaływaniem
kwantu promieniowania z elektronem
związanym w atomie.
Następuje przy tym absorpcja (pochłonięcie) fotonu.
gdzie:
h
− stała Plancka,
ν
− częstotliwość fotonu,
m
e
− masa elektronu,
v
− jego prędkość,
W
j
− energia jonizacji.
Rozpraszanie Comptona
jest
sprężystym oddziaływaniem
padają-
cego kwantu promieniowania z elektronem swobodnym (lub słabo zwią-
zanym elektronem walencyjnym).
Towarzyszy temu zjawisko rozproszenia padającego kwantu promie-
niowania.
gdzie:
h
− stała Plancka,
ν
− częstotliwość fotonu,
m
e
− masa elektronu,
v
− jego prędkość,
p
− pęd fotonu,
p
e
− pęd elektronu,
λ
− długość fali związanej z fotonem.
Primem oznaczono odpowiednie wielkości
związane z fotonem rozproszonym.
4
Tworzenie par elektron − pozyton
może mieć miejsce gdy ener-
gia fotonu jest większa od energii odpowiadającej sumie energii spo-
czynkowej dwóch elektronów (
E
=
m
e
c
2
=
0,511 MeV).
Gdy energia fotonu jest większa od
1,02 MeV, to
w wyniku oddziaływa-
nia fotonu z polem elektrostatycz-
nym jądra atomu może dojść to
powstania pary elektron – pozyton.
gdzie:
h
− stała Plancka,
ν
− częstotliwość fotonu,
m
e
− masa elektronu,
v
e
− jego prędkość,
m
p
− masa pozytonu,
v
p
− jego prędkość,
c
− prędkość światła.
3. Cząstki nienaładowane,
oddziaływanie neutronów na materię:
zderzenie sprężyste (szybkie neutrony) z jądrami atomów absorbentu,
powstają jądra odrzutu, szczególnie ważne protony odrzutu (po zderze-
niu z wodorem) odpowiedzialne za dalszą jonizację,
zderzenie niesprężyste (szybkie neutrony) z jądrami atomów absorben-
tu, neutron wzbudza jądro przekazując mu część energii, powrót do sta-
nu podstawowego przez emisję promieniowania
γ
,
wychwycie przez jądro atomów absorbentu (neutrony termiczne). Istot-
ne znaczenie posiadają wychwyty radiacyjne wodoru, fosforu i azotu:
5
Plik z chomika:
Anastazja_Baran
Inne pliki z tego folderu:
Skażenia radioaktywne środowiska7.doc
(73 KB)
Schemat przenikliwości promieniowania.jpg
(200 KB)
Promieniowanie_jonizujace.pdf
(3797 KB)
promieniowanie_a.pdf
(3967 KB)
promieniowanie_3.pdf
(10537 KB)
Inne foldery tego chomika:
Akty prawne
Dozymetria
GMP
IAEA
Kurs IOR3
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin