Atomfizika. Radioaktív sugárzások kölcsönhatásai. 2010. 10. 18. Biofizika, Nyitrai Miklós



Hasonló dokumentumok
Radioaktivitás biológiai hatása

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Radioaktivitás biológiai hatása

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

FIZIKA. Atommag fizika

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Az atommag szerkezete

Az atommag összetétele, radioaktivitás

I. DOZIMETRIAI MENNYISÉGEK ÉS MÉRTÉKEGYSÉGEK

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Radioaktív elemek környezetünkben: természetes és mesterséges háttérsugárzás. Kovács Krisztina, Alkímia ma

Sugárfizikai és sugárvédelmi ismeretek. SZTE Nukleáris Medicina Intézet

Dozimetriai alapfogalmak. Az ionizáló sugárzás mérése

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Az ionizáló sugárzások el állítása és alkalmazása

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Ionizáló sugárzások dozimetriája

1. A radioaktív sugárzás hatásai az emberi szervezetre

A sugárzások a rajz síkjára merőleges mágneses téren haladnak át γ α

ATOMFIZIKA, RADIOAKTIVITÁS

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása (2-34) 2. Fizikai dózisfogalmak. 3. A sugárzás mérése (42-47) Prefixumok

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

ÉRTELMEZŐ INFORMÁCIÓK ÉS MEGHATÁROZÁSOK A SUGÁRVÉDELEMBEN

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Radioaktív lakótársunk, a radon. Horváth Ákos ELTE Atomfizikai Tanszék december 6.

RADIOAKTIVITÁS. Természetes (spontán) radioaktivitásról beszélünk, ha a természetben megtalálható elemek atommagja képes átalakulni.

SE Bővített fokozatú sugárvédelmi tanfolyam, 2005 márc IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK DOZIMETRIÁJA. (Dr. Kanyár Béla, SE Sugárvédelmi Szolgálat)

Sugárbiológia: dozimetria, találat és. sugárhatás, sugárérzékenység

-A radioaktivitás a nem stabil (úgynevezett radioaktív) atommagok bomlásának folyamata. -Nagyenergiájú ionizáló sugárzást kelt Az elnevezés: - radio

Az atom szerkezete. Az eltérülés ritka de nagymértékű. Thomson puding atom-modellje nem lehet helyes.

Magsugárzások, Radioaktív izotópok. Az atom alkotórészei. Az atom felépítése. A radioaktivitás : energia kibocsátása

Bari Ferenc egyetemi tanár

LABORATÓRIUMI GYAKORLAT. Alfa-, béta-, gamma-sugárzások mérése

Hidrogén: 1 p + + különböző számú neutron

Radioaktív sugárzások abszorpciója

RADIOKÉMIA SZÁMOLÁSI FELADATOK Szilárdtest- és Radiokémiai Tanszék

Orvosi Fizika 2. Az izotópos nyomjelzés alapjai, orvosi alkalmazások szempontjai, sugárzási formák és orvosi alkalmazási területek. Részecskegyorsítók

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

A Nukleáris Medicina alapjai

EGÉSZTESTSZÁMLÁLÁS. Mérésleírás Nukleáris környezetvédelem gyakorlat környezetmérnök hallgatók számára

Radioaktív sugárzás elnyelődésének vizsgálata

Hévíz és környékének megemelkedett természetes radioaktivitás vizsgálata

Környezetgazdálkodás ban gépészmérnöki diplomát szerzett Dr. Horváth Márk ben ő lett az első Fizikai Nobel-díj tulajdonosa.


Sugárvédelmi Ellenőrző és Jelző Rendszerének vizsgálata

Bővített fokozatú SUGÁRVÉDELMI TANFOLYAM

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

1. mérési gyakorlat: Radioaktív izotópok sugárzásának vizsgálata

RADIOAKTIVITÁS, SUGÁRZÁSMÉRÉS

Magsugárzások. Előadásvázlat. Készítette: Dr. Blaskó Katalin

9. Radioaktív sugárzás mérése Geiger-Müller-csővel. Preparátum helyének meghatározása. Aktivitás mérés.

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

3. GAMMA-SUGÁRZÁS ENERGIÁJÁNAK MÉRÉSE GAMMA-SPEKTROMETRIAI MÓDSZERREL

A természetes és mesterséges sugárterhelés forrásai, szintjei. Salik Ádám

Sugárvédelmi feladatok az egészségügyben. Speciális munkakörökben dolgozók munkavégzésére vonatkozó általános és különös szabályok.

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Tamás Ferenc: Természetes radioaktivitás és hatásai

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Alapfogalmak. Magsugárzások. A magsugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Töltött részecskék ionizáló hatása. tulajdonságai.

Sugárvédelmi mérések és berendezések

Sugárvédelem alapjai. Nukleáris alapok. Papp Ildikó

A sugárzás biológiai hatásai

Ionizáló sugárzások. Ionizáló sugárzások. dozimetriája. A dozimetria feladata. Megfelelő mennyiségek megfogalmazása

Beltéri radon mérés, egy esettanulmány alapján

Biofizika tesztkérdések

MATROSHKA kísérletek a Nemzetközi Űrállomáson. Kató Zoltán, Pálfalvi József

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

Az elektromágneses hullámok

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet április 17.

Atommag, atommag átalakulások, radioaktivitás

Az ionizáló és nem ionizáló sugárzások összehasonlító elemzése. Készítette: Guáth Máté Környezettan Bsc Témavezető: Pávó Gyula

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Radiometrikus kutatómódszer. Összeállította: dr. Pethő Gábor, dr. Vass Péter

Radonmérés és környezeti monitorozás

Nemzeti Népegészségügyi Központ Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi Főosztály

PROMPT- ÉS KÉSŐ-GAMMA NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS A GEOKÉMIÁBAN I. rész

ÉRTELMEZŐ INFORMÁCIÓK MEGHATÁROZÁSOK

Radioaktivitás. Stabilitás elérésének módjai. -bomlás» -sugárzás. Természetes dolog-e a radioaktivitás?

Az atom felépítése Alapfogalmak

RADIOKÉMIAI MÉRÉS Laboratóriumi neutronforrásban aktivált-anyagok felezési idejének mérése

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

4. A nukleá ris mediciná fizikái álápjái

A terhelés megoszlása a források között. A becsült átlagos évi dózis természetes és mesterséges forrásokból 3.6 msv.

SZENZOROK ÉS MIKROÁRAMKÖRÖK

Radioaktív sugárzások az orvosi gyakorlatban. Az ionizáló sugárzások biológiai hatása. A sugárhatás osztályozása. A sugárhatás osztályozása

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Izotópok és radioaktív sugárzások

Fizika tételek. 11. osztály

Átírás:

Atomfizika. Radioaktív sugárzások kölcsönhatásai. 2010. 10. 18. Biofizika, Nyitrai Miklós

Emlékeztető Radioaktív sugárzások keletkezése, típusai

A Z A Z α-bomlás» α-sugárzás A Z 4 X X + 2 X A Z 4 2 X 4 2 +α He 226 222 88 Ra 86Rn+ 4 α 2 Kilépési sebességük elérheti a 15 000 000 m/s-ot (0,05 c) Vonalas spektrum (karakterisztikus) 241 226 222 92 U, 95Am, 88Ra, 86Rn, 238 210 84 Po

β-bomlás» β-sugárzás Negatív β-bomlás Kísérlet: Curie 1911 Elmélet: Enrico Fermi, 1934 0 + n p + e + ν e A Z X A Z +1 X + e + ν e 137 55 137 Cs Ba + e + 56 ν e Kilépési sebességük elérheti a 180 000 000 m/s-ot (0,6 c) Folytonos spektrum (antineutrino)

β-bomlás» β-sugárzás Pozitív β-bomlás + 0 + p n + e + ν e A Z X A Z 1 X + e + + ν e 22 11 22 + Na Ne + e + 10 ν e β - izotópok β + izotópok 3 14 137 132 1 H, 6C, 55Cs, 53I, C 22 Na 11 6, 11 40 19 K

γ-sugárzás Kísérőjelenség! Elektromágneses sugárzás (γ-foton) f>10 19 Hz, illetve E>100 kev a gerjesztett atommagok alacsonyabb energiaállapotba történő átmenetekor keletkezik Fénysebességgel terjednek Vonalas spektrum (karakterisztikus) Ba Ba + γ 137m 137 56 56 m: metastabil állapot 22 40 137 11 Na, 19K, 55Cs, 132 53 I

A sugárzások jellemzése, összehasonlítása

Aktivitás (A) A radioaktív bomlás véletlenszerűen bekövetkező esemény! Az 1 másodperc alatt bekövetkező magátalakulások száma. magátalakulás = bomlás Mértékegysége: Becquerel 1 Bq = 1 bomlás/másodperc. Figyelem! A radioaktív bomlás nem jelenti az atomok eltűnését! Stabil izotóp Radioaktív izotóp Leánymag Régebben használt mértékegysége a Curie. (1 Ci = 3,7 10 10 Bq)

A bomlástörvény

Bomlástörvény N (0) : kezdeti bomlatlan atommagok száma N (t) :a t időpillanatban jelenlévő bomlatlan atommagok száma Bomlási állandó (λ): Jellemzi a bomlási sebességet. Megadja 1 atommag átalakulási valószínűségét. A = λ N (t) Átlagos élettartam (τ): A bomlási állandó reciproka. τ = 1 λ Bomlatlan magok száma N (0) N (0) /2 N (0) /e T 1/2 N N( t) = N(0) τ ( t) = N (0) 2 e t T idő 1 2 t τ

Felezési idő átlagos élettartam (matek: áttérés különböző logaritmus alapok között) τ t t e N N = ) (0 ) ( 2 1 2 1 1,443 ln 2 1 T T = = τ 2 1 2 (0) ) ( T t N t N = τ t T t e = 2 1 2 Biológiai, fizikai és effektív felezési idő

Sugárzások - összehasonlítás külső hatás nélkül keletkezik fizikai és kémiai változások nem befolyásolják ionizáló hatása van (fizika) kémiai, biológiai hatása van Fizikai jellemzők: Aktivitás Élettartam Spektrum Áthatolóképesség és LET (lineáris energia transzfer)

α β γ - + Összehasonlítás Átlagos élettartam 226 210 86 Rn, 88Ra, 84Po, 222 3 14 53 I, 1H, 6C, 132 C 22 Na 11 6, 11 40 19 K 238 92 U 4 s; 11 nap; 138 nap; 4,5 10 9 év 8 nap; 12 év; 5568 év; 1,2 10 9 év; 7,6 10-22 s 20 m; 15 h 22 40 137 11 Na, 19K, 55Cs, 132 53 2,6 év; 1,2 10 9 év; 26 év; 8 nap I

Összehasonlítás α Spektrum Vonalas (karakterisztikus) LET (ionizáció/mm) magas 8-10 000 β Folytonos (neutrino miatt) közepes 6-8 γ Vonalas (karakterisztikus) alacsony 0,1-1

Összehasonlítás Áthatolóképesség, hatótávolság α β γ Kicsi Levegő: cm Plexi: mm Közepes Levegő: m Plexi: cm Ólom: mm Nagy Ólom: cm

Sugárzás anyag kölcsönhatás

Sugárzás anyag kölcsönhatás I 0 (kezdeti intenzitás) anyag I Reflexió Transzmisszió Abszorpció I ~ n n: fotonszám Szórás Compton-féle

LET és áthatolóképesség β,γ N (0) I N( t) = N(0) 2 x x 1 2 I α N (0) /2 x 1/2 abszorbens vastagság (megtett út) abszorbens vastagság (megtett út)

γ-sugárzás és anyag kölcsönhatásai Fotoeffektus Compton-szórás Párkeltés E > 1,2 MeV Energia-, töltés- és lendületmegmaradás törvényei érvényesek! http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/fizkem/gamma/kolcson/compton.html

Dozimetria

Elnyelt dózis, besugárzási dózis Dózis egyenérték

Miért kell erre külön elmélet? A biológiai hatás és az átadott energia között szembetűnő aránytalanság van; Ha 0,25C/kg dózisú sugárzás az egész testet éri, idővel halálhoz vezet; Ekkor az elnyelt energia kb. 8,5J/kg; 75kg-os embernél az egész testre ez mindössze: 640J Ez egy pohár vizet 1 o C-al melegítene fel!

Dozimetria Fizikai dózisok 1.Elnyelt dózis Tömegegységre vonatkoztatott elnyelt energia Jele:D Mértékegysége: J/kg, Gy (gray) D = E m 2.Elnyelt dózisteljesítmény Az elnyelt dózis és az idő hányadosa: Mértékegysége: μ Gy h Δ D Δ t

Dozimetria 3. Besugárzási dózis Jele: X C Mértékegysége: kg ΔQ X = Δ m 1Gy=29,4mC/kg ΔQ: a Δm tömegű levegőben keltett ionok töltésösszege 4. Besugárzási dózisteljesítmény A besugárzási dózis és az idő hányadosa: Mértékegysége: C kg s Δ X Δ t

Dozimetria Biológiai dózisok 1.Dózisegyenérték Jele: H Mértékegysége: Sv (sievert) 1Sv=1J/kg H=DQN D: elnyelt dózis Q: sugárzás típusára jellemző faktor N: sugárzás körülményeire jellemző állandó

Dozimetria H (msv) 200 750-1000 1000-2000 4000 6000 Sugárterhelés hatásai Hatások Küszöbdózis orvosilag kimutatható, tünetmentes Kritikus dózis rosszullét Vérképző szervek zavarai Félhalálos dózis Az 50%-a orvosi kezelés hiányában meghal Halálos dózis A sugárdózis átlagértéke msv/év-ben Az átlagos természetes radioaktív háttérsugárzás kb. 1,8 msv/év, ebből: a levegőben jelenlévő radon (kb. 0,5 msv/év), az épületek sugárzása (kb. 0,4 msv/év), kozmikus sugárzás (0,3 msv/év), a bennünk lévő 40 K izotóp sugárzása (kb. 0,2 msv/év) Emberi tevékenység - orvosi röntgen átvilágítás és terápia, - átlagosan 0,4 msv/év. Összesen kb. 2,5 msv/év.

A sugárzások biológiai hatásai

Direkt és indirekt sugárhatások - találatelmélet, túlélési görbék; - víz aktiválási elmélet, higítási effektus; -idő frakcionálás. 1.0 0.8 0.6 N / N 0 0.4 n = 1 0.2 n = 2 n = 4 n = 3 0.1 0.0 0.5 1.0 1.5 D / D 1/2

A dózis hatásának függése a fajtól Különböző fajok D50 értékei Faj Kutya Majom Egér Ember E. coli Denevér Élesztő Amőba B. mesentericus Paramecium D50 (Gy) 3-4,3 5 4-6,5 5-8 5,6 150 300 1000 1500 3000

A dózis hatásának függése a szövet típusától A legfontosabb szövetféleségek csökkenő sugárérzékenység alapján felállított sorrendje 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Nyirokszövet Fehérvérsejtek, csontvelői éretlen vörösvérsejtek Gyomor-, béltraktus nyálkhártya Ivarsejtek Bőr proliferáló sejtrétege Erek Mirígyszövetek, máj Kötőszövet Izomszövet Idegszövet Mit figyelhetünk meg?

A dózis hatásának függése a szövet típusától Milyen esetekben fokozódik a sugárzás hatása? (Bergonie és Tribondeau megfigyelései) - nagyobb fokú szaporodási képesség; - hosszabb sejtmag osztódási periódus; - kevésbé rögzített a sejtek morfológiája.

A radioaktív sugárzások detektálása

A radioaktív sugárzás elleni védekezés 3 pontja Minimalizált kitettségi idő Maximalizált távolság Védőanyagok használata

γ-sugárzás detektálása Szcintillációs detektor Nagy energiájú sugárzás, vagy részecskék hatására fényvillanás következik be. NaI-kristály Tl-mal szennyezve. Más γ-detektorok: Félvezető detektor Sugárzás hatására a kristály vezetőképessége rövid időre megnő. Szilárdtest-nyomdetektor Sugárzás hatására a kristályszerkezet torzul.

β-sugárzás detektálása Geiger Müller számláló Hans Geiger 1882-1945 anód: W-szál katód:cu-henger Anód-katód közötti nagyfeszültség: 500-2000V Töltőanyag: szerves oldószer gőze, nemesgáz; kioltógáz http://hu.wikipedia.org/wiki/geiger%e2%80%93m%c3%bcller-cs%c5%91

Összefoglalás - a magok összetétele, modellek és kölcsönhatások; - a radioaktivitás oka, jellemzése; - sugárzások típusai, jellemzői, összehasonlítása; - aktivitás, felezési idők; - a sugárzások kölcsönhatásai anyaggal, biológiai hatásuk; - találatelmélet, indirekt hatás, dózisok; - a sugárzások hatásai és a befolyásoló tényezők.