Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet április 17.

Átírás

1 SUGÁRZÁSOK. ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK. Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet április 17.

2 MI A SUGÁRZÁS?

3 ENERGIA TERJEDÉSE A TÉRBEN RÉSZECSKÉK VAGY HULLÁMOK HALADÓ MOZGÁSA RÉVÉN Részecske: α-, β-sugárzás Elektromágneses sugárzás Mechanikai: hangsugárzás sugárforrás sugárzás besugárzott test Ionizáló: részecskesugárzás, UV, röntgen, γ-sugárzás Nem ionizáló ENERGIA

4 SUGÁRFORRÁS Ω / izotróp anizotróp felületi teljesítmény (M és Ebe) Δ Δ P 4 Δ Δ

5 Energiaáram-erősség: Δ Δ a sugárzásra jellemző mennyiség Energiaáram-sűrűség, intenzitás, fluxus: Δ Δ szemléltetése áramvonalakkal

6 r A l Nem változik 2 ~ 1 Nem merőleges esetre: E be = E be, max cosα

7 HULLÁMOK

8 FERMAT-ELV

9 HUYGENS-ELV

10 INTERFERENCIA, DIFFRAKCIÓ

11

12 POLARIZÁCIÓ

13 ELNYELÉS Lambert-Beer törvény: A OD E ln

14

15 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS.

16 ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁS. C 1 C D D. 1

17

18

19 RÁDIÓHULLÁMOK EM sugárzás Tulajdonságok Keletkezés Felhasználás Extrém alacsony frekvencia (ELF) 3-30 (-300) Hz km Villám, elektromos hálózatok Katonai kommunikáció (tengeralattjárók), meteorológia Szuperalacsony frekvencia (SLF) Hz km Mint ELF Mint ELF, rádióamatőrök Ultraalacsony frekvencia (ULF) Hz km (hangfrekvencia) Külső légkör Magnetoszféra-kutatás, szeizmológia, katonai kommunikáció (talajban!) Nagyon alacsony frekvencia (VLF) 3-30 khz km Villám Rádiónavigáció, órajelsugárzás, biztonságos katonai komm. (felszíni tengeralattjárók) Hosszúhullám (LF) khz 10-1 km Elektromos zaj, villám, sarki fény AM rádiózás, órajelek, légiirányítás, katonai komm. Középhullám (MF) 300 khz-3 MHz m AM rádiózás, partiőrség Rövidhullám (SW) 3-30 MHz m Rádiózás, CB, repüléskommunikáció

20 RÁDIÓHULLÁMOK EM sugárzás Tulajdonságok Keletkezés Felhasználás Nagyon magas frekvencia (VHF) MHz 10-1 m FM, URH rádiózás, televízió, radar, vízi és légi navigáció, MRI Deciméteres hullám (UHF) 300 MHz - 3 GHz 1 m - 10 cm Televízió, MRI, mobiltelefon, mikrohullámú sütő Centiméteres hullám (SHF) 3-30 GHz 10-1 cm WLAN, radar, rádiócsillagászat, műholdas televízió Milliméteres hullám (EHF) GHz 1 cm 1 mm oxigénrezonancia Rádiócsillagászat, meteorológia, távközlés, radar, wifi, sugárterápia, biztonsági scanner

21 EM sugárzás Mikrohullám (MW) Infravörös (IR) Látható fény Tulajdonságok Keletkezés Felhasználás GHz 30 cm 0,3 mm dipólus rezgések 300 GHz THz 1 mm nm kötési rezgések ~ nm Gyenge σ- és π- elektronok gerjesztési energiája Félvezetők, vákuumcső (magnetron) Hőmérsékleti sugárzás Lézerek (CO 2 ) Hőmérsékleti sugárzás Lumineszcencia mikrohullámú sütő, radar, mézer, kábeltv és internet, WLAN, GPS, ESR Éjszakai látás, termográfia, haditechnika (pozícióbemérés, nyomkövetés), hőterápia, hőmérsékletmérés, hősugárzó, vezeték nélküli kommunikáció (rövidtávolságú), meteorológia, IR-spektroszkópia, csillagászat

22 INFRAVÖRÖS SUGÁRZÁS

23 EM sugárzás Ultraibolya (UV) Röntgen (XR) Gammasugárzás Tulajdonságok Keletkezés Felhasználás 800 THz 30 PHz nm Külső héj elektron gerjesztési energia 30 PHz - 30 EHz 10 pm - 10 nm Belső héj elektron gerjesztési energia > 30 EHz < 10 pm Atommagok gerjesztési energiája Hőmérsékleti sugárzás, UV ívlámpák, UV-lézer, UV-LED, gázkisülési csövek (Ar) Röntgenfluoreszcencia (karakterisztikus) Fékezési sugárzás (folytonos) Radioaktív bomlás, elektromos légköri jelenségek, maghasadás és fúzió, szupernova, pulzár, kvazár, párképződés Csillagászat, spektroszkópia, sterilizálás, levegő- és víztisztítás, vízjel, tűzérzékelés, helyszínelés, fényterápia, szolárium stb. Képalkotás, CT, krisztallográfia, röntgencsillagászat, biztonsági scanner, röntgenmikroszkópia, ipari radiográfia (hegesztések) Konténer átvilágítás, sterilizálás, daganatsebészet (gamma-kés), PET, SPECT, gamma-kamera

24 FÉNY

25 KÖLCSÖNHATÁSOK Transzmisszió Szóródás Rayleigh Raman Reflexió Abszorpció Relaxáció Belső konverzió Intersystem crossing Quenching Lumineszcencia fluoreszcencia foszforeszcencia

26 ELEKTRONÁTMENETEK Felhasadó energiaszintek Kasha-szabály

27 JABLONSKI DIAGRAM

28 FLUORESZCENS SPEKTROSZKÓPIA

29 SZÓRÁS Rayleigh rugalmas Raman rugalmatlan

30 IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK részecske jellege energia spektrum α hélium mag 4-8 MeV vonalas β e - vagy p kev- 50 MeV folytonos γ elektromágneses 100 kev- 10 MeV vonalas

31 LET = linear energy transfer 2

32 RADIOAKTÍV BOMLÁS α β γ

33 RÖNTGEN-KÖLCSÖNHATÁS SO: shake-off P: fotoionizáció A: Auger-bomlás F: röntgenfluoreszcencia S, RS: szóródás

34