1. Az ionizáló sugárzások és. az anyag kölcsönhatása. Prefixumok. levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev = 5.4 aj energia szükséges

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "1. Az ionizáló sugárzások és. az anyag kölcsönhatása. Prefixumok. levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev = 5.4 aj energia szükséges"

Ernő Kerekes
7 évvel ezelőtt
Látták:

Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása. A sugárzások érése KAD 2009.04.06 1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev = 5.

1 Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása. A sugárzások érése KAD Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev = 5.4 aj energia szükséges 1 2 Prefixuok yotta zetta exa peta tera giga ega kilo hekto deka deci centi illi ikro nano piko feto atto zepto yocto Y Z E P T G M k h da d c μ n p f a z y nagyságrendenként külön prefixu inden nagyságrendre külön prefixu 3 nagyságrendenként külön prefixu 3 Alfa-sugárzás és az anyag kölcsönhatása alfa-részecske: He atoag elektroos töltése: 2e + kezdő sebesség több int 1000 k/s kinetikus energia néhány MeV ionizálóképesség jellezése lineáris ionsűrűség (fajlagos v. specifikus ionizáció) l hosszúságú úton n db ionpárt hoz létre 4

2 214 Po α-részecskéjének fajlagos ionizációja (levegő esetén) a egtett út függvényében (Rontó - Tarján 3.1 ábra) α- forrás pályája egyenes (v. atoagon szóródás) árnyékolás 5 hatótávolság (R, Reichweite): az a távolság, ait egy részecske a közegben befut, íg energiája a terikus értékre ne csökken pl. Ra: R (levegőben) = 3.4 c, R (folyadékban) = µ fékezőképesség: egységnyi úthosszra vonatkoztatott energia veszteség (a közeg szepontjából) lineáris energia átadás (LET, Linear Energy Transfer) (a részecske szepontjából) LET = (lineáris ionsűrűség) x (1 ionpár keltésére jutó energia) egyéb hatások: (ionizáció/gerjesztések) karakterisztikus röntgen-sugárzás szcintilláció biológiai: funkcionális és orfológiai elváltozások végül: hő atoaggal való ütközés: agreakció (kis valószínűséggel) 6 Béta-sugárzás és az anyag kölcsönhatása béta-részecske: elektron (vagy pozitron) ionpár/1 levegő 1000 Töltéssel rendelkező részecskék Sugárzás fajlagos ionizációja és anyag kölcsönhatása levegőben α-részecske elektroos töltése: 1e (vagy 1e + ) lineáris ionsűrűség: az alfáénál 1000-szer kisebb pályája zegzugos (az elektron szóródik az elektronokon), visszaszórás is lehet spektrua folytonos (antineutrinó!), így nincs egységes hatótávolság levegőben: 10 c- 1 Az α-, a β- és a proton sugárzás átlagos fajlagos ionizációja a részecske energia 16 függvényében, a levegőben víz (szövet): elektron proton 0,01 0,1 1 as

3 kitérő Eloszlás sűrűségfüggvény ΔN Δh 10c 1 h: testagasság H: kollektív agasság 32 P β-spektrua (Rontó - Tarján 3.2 ábra) ΔH Δh H β sugárzás axiális hatótávolsága a axiális energia függvényében (Rontó - Tarján 3.3 ábra) 9 Spektru int speciális eloszlás sűrűségfüggvény 10 h kitérő Eloszlás sűrűségfüggvény Spektru Gaa/röntgen-sugárzás anyaggal való kölcsönhatása ΔN Δh 1 10c görbe alatti terület: n ΔH Δh görbe alatti terület: H h (c) h (c) 11 12

4 13 14 (találkozik egy elektronnal) annihiláció 15 16

5 A sugárzás leírására használható fizikai ennyiségek energia teljesítény intenzitás E [] J ΔE J P = = W Δt s J ΔP ΔA W = 2 energia ára (Power) spektru is!? eV = ev A sugárintenzitás gyengülése A sugárintenzitás gyengülése elegendően vékony (Δx) abszorbensre: x (akroszkopikus) vastagságú abszorbensre: μ : ΔJ = μjδx ΔJ = μj Δx J = J 0 e μ x gyengítési együttható J = J 0 e μ x ( Z, ρ ε ) μ = μ ; gyengítési együttható J = J 0 e μx töeggyengítési együttható ( Z ε ) μ μ ; = μ μ = ρ 0,693 μ = D 0,693 μ = D μ = 0,693 D pl. D = 2 c D felezési rétegvastagság 19 részleges gyengítési eh.-k μ = τ + σ + κ 20

6 J = J 0 e μ x Gyengítési együttható a kitevő: * μx = μρx = ε cx = σnx ( Z, ρ ε ) μ μ ; sűrűség oláris konc. = gyengítési együttható, 1/c részecske konc. ( Z ε ) μ = μ ; töeggyengítési együttható, c2 /g * ε σ oláris extinkciós együttható, L/(ol*c) hatáskeresztetszet, c Töeggyengítési együttható Gyengítési/töeggyengítési együttható 23 24

7 μ fotonenergiától és az abszorbens inőségétől való függése μ részfolyaatainak fotonenergiától való függése ólo esetén μ részfolyaatainak fotonenergiától való függése víz esetén

8 Z Effektív rendszáok anyag ( fiz ) 3 3 eff = i Z eff zsír 6-7 levegő 7.26 víz 7.5 lágy szövet 7-8 csont jód 53 báriu 56 ólo rendszá, Z vezető kölcsönhatás Copton effektus fotoeffektus párképződés 29 1 kev 10 kev 100 kev 1 MeV 10 MeV 100 MeV Neutronsugárzás egyes agreakciók teréke, bobázott atoagok gerjesztett állapotba kerülnek, felesleges energiájuktól neutronkibocsátással szabadulnak eg elektroos töltéssel ne rendelkezik, ezért csak közvetve ionizál; a kölcsönhatások fajtái: rugalas szóródás (rugalas ütközés, proton és neutron töege egyenlő), a proton ionizál rugalatlan szóródás (jellezően 5 MeV felett): a neutronnal kölcsönható atoag gerjesztett állapotba kerül, ajd γ vagy alfa kibocsátás neutronbefogás (a terikus neutron beépül az atoagba): radioaktív izotóp keletkezik aghasítás (>100 MeV): agtöredékek, n-ok, γ-sugárzás 30 protonok közegbeli kölcsönhatása nagyon hasonló az alfa sugárzáséhoz a felülethez közeli rétegekben csak kicsi a lefékeződés a Bragg csúcshoz tartozó behatolási élység: hatótávolság terápiás felhasználás! Protonsugárzás különböző energiájú protonsugárzá s behatolása vízbe (DFS 2.67 ábra) Bragg csúcsok alfa béta gaa neutron áthatolóképesség nagyon kicsi kicsi nagyon nagy nagyon nagy veszélyesség belső belső/ külső külső külső védele papír űanyag ólo, beton víz, beton

2. A sugárzások érése teroluineszcencs dózisérő szcintillációs száláló 33 34 Ionizációs kara Fildoziéter fil fényzáró tokban egfeketedése arányos az ionizáló sugárzás dózisával két réteg: érzékenyebb

9 2. A sugárzások érése teroluineszcencs dózisérő szcintillációs száláló Ionizációs kara Fildoziéter fil fényzáró tokban egfeketedése arányos az ionizáló sugárzás dózisával két réteg: érzékenyebb (50 μsv-50 Sv) érzéketlenebb (50 Sv-10 Sv). szűrők: űanyag, Al, Pb, stb. lehetővé teszik a sugárzás fajtájának és energiájának egállapítását, A: rekobináció B: ionizációs kara C: proporcionális tartoány D: Geiger tartoány hátrányok: csekély pontosság, utólagos kiértékelés (pl. 1 hónap). Orvosi fizika gyakorlatok, Orvosi fizika gyakorlatok,

Zsebkara doziéter GM-csöves szálálók Teroluineszcens dózisérő az elektronok csapdába kerülnek Orvosi fizika gyakorlatok, 2005 37 Orvosi fizika gyakorlatok, 2005 Gyűrűbe

10 Zsebkara doziéter GM-csöves szálálók Teroluineszcens dózisérő az elektronok csapdába kerülnek Orvosi fizika gyakorlatok, Orvosi fizika gyakorlatok, 2005 Gyűrűbe foglalt TLDkapszula (a kéz sugárterhelésének detektálására), ill. a agyar fejlesztésű PILLE nevű teroluineszcens doziéter kiértékelő egysége az űrben (Sally Ride 1984). 38

Hasonló dokumentumok

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása

Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása. A sugárzások érése KAD 2018.03.26 1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása Gondolat, 1976 1 2 levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev