Promieniowanie_jonizujace.pdf

(3797 KB) Pobierz
317922001 UNPDF
1
317922001.051.png 317922001.062.png
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
317922001.064.png 317922001.065.png 317922001.001.png 317922001.002.png 317922001.003.png 317922001.004.png 317922001.005.png 317922001.006.png 317922001.007.png 317922001.008.png 317922001.009.png 317922001.010.png 317922001.011.png 317922001.012.png 317922001.013.png 317922001.014.png 317922001.015.png 317922001.016.png 317922001.017.png 317922001.018.png 317922001.019.png 317922001.020.png 317922001.021.png
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
317922001.022.png 317922001.023.png 317922001.024.png 317922001.025.png 317922001.026.png 317922001.027.png 317922001.028.png 317922001.029.png 317922001.030.png 317922001.031.png 317922001.032.png 317922001.033.png 317922001.034.png 317922001.035.png 317922001.036.png 317922001.037.png 317922001.038.png 317922001.039.png 317922001.040.png 317922001.041.png 317922001.042.png 317922001.043.png 317922001.044.png 317922001.045.png
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
317922001.046.png 317922001.047.png 317922001.048.png 317922001.049.png 317922001.050.png 317922001.052.png 317922001.053.png 317922001.054.png 317922001.055.png 317922001.056.png
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
317922001.057.png 317922001.058.png 317922001.059.png 317922001.060.png 317922001.061.png 317922001.063.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin