Piskunowicz J - Promieniowanie jonizujace.pdf

(3971 KB) Pobierz

153532051 UNPDF

1

153532051.051.png

153532051.062.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

153532051.064.png

153532051.065.png

153532051.001.png

153532051.002.png

153532051.003.png

153532051.004.png

153532051.005.png

153532051.006.png

153532051.007.png

153532051.008.png

153532051.009.png

153532051.010.png

153532051.011.png

153532051.012.png

153532051.013.png

153532051.014.png

153532051.015.png

153532051.016.png

153532051.017.png

153532051.018.png

153532051.019.png

153532051.020.png

153532051.021.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

153532051.022.png

153532051.023.png

153532051.024.png

153532051.025.png

153532051.026.png

153532051.027.png

153532051.028.png

153532051.029.png

153532051.030.png

153532051.031.png

153532051.032.png

153532051.033.png

153532051.034.png

153532051.035.png

153532051.036.png

153532051.037.png

153532051.038.png

153532051.039.png

153532051.040.png

153532051.041.png

153532051.042.png

153532051.043.png

153532051.044.png

153532051.045.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

153532051.046.png

153532051.047.png

153532051.048.png

153532051.049.png

153532051.050.png

153532051.052.png

153532051.053.png

153532051.054.png

153532051.055.png

153532051.056.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

153532051.057.png

153532051.058.png

153532051.059.png

153532051.060.png

153532051.061.png

153532051.063.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Kamys B - Podstawy fizyki jądrowej.7z (7607 KB)
Kamys B - Reakcje termojądrowe.pdf (3264 KB)
Kiełkiewicz M - Podstawy fizyki reaktorów jądrowych. cz 1.pdf (12402 KB)
Dobrzyński L - Podstawy fizyki reaktorów jądrowych.pdf (4346 KB)
Wilhelmi Z - Fizyka reakcji jądrowych.pdf (121288 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin