11. JAK SE ZTRÁCÍ ENERGIE ZÁŘENÍ PŘI PRŮCHODU HMOTOU? Pro lineární přenos energie platí: v nZ dx dE L 2 ÷= Z ... nábojové číslo částice n ... (hustota elektronů absorbujícího prostředí) počet elektronů v objemové jednotce v ... rychlost částic -částice Dosah -částic ve vzduchu (je max. 10 cm ) R=0,0033 E3/2 (R vzdálenost v m, E v MeV) Počet párů iontů na celé dráze -částice ve vzduchu R je v cm6,25 . 104 R2/3 hustota elektronů v kapalinách a tuhých látkách je cca 1000x větší než v plynech lineární přenos energie je proto cca 103 x větší dosah záření je o tři řády kratší (pro -záření jsou to desítky m) -částice (rychlé elektrony se spojitým spektrem energií) přenos energie je menší jako u -částic příčinou je menší náboj elektronu a jeho větší rychlost při stejné energii ( m/E2v = ) větší pronikavost (tedy i dosah)v absorbujícím prostředí Absorpční křivka pro - záření d 0eII - = d- tloušťka vrstvy (m) - lineární absorpční koeficient (m-1 ) ­ závisí na hustotě elektronů absorbujícího prostředí a energii -záření Brzdné záření vzniká při průchodu -záření látkou pohybuje-li se -částice v blízkosti jádra, je elektrickým polem jádra urychlena a vyzařuje přitom elektromagnetické záření z oblasti spojitého rtg. záření (brzdné záření) = 0,1 ­ 0,4 nm tj. 60 ­ 250 keV )E2(lnEZ~ dx dE 2 brzdné záření vzniká v prostředích v látkách s vysokým Z a při velkých energiích - záření Čerenkovovo záření modrofialové světelné záření vzniká při průchodu -záření průhledným prostředím (voda, sklo) vzniká tehdy, je-li rychlost -částic v prostředí větší než rychlost světla v této látce n ­index lomu prostředív>c/n -záření vytváří při průchodu rázovou elektromagnetickou vlnu, která se projeví jako světelný záblesk ve vodě vzniká Čerenkovovo záření pro E > 0,26 MeV Interakce -záření s hmotou -záření neinteraguje s hmotou jako hmotné částice nesoucí náboj k ionizaci dochází nepřímo účinkem sekundárních elektronů, které v látce vznikají třemi ději fotoefekt Comptonův rozptyl tvorba párů E ~ 0,1 MeV 0,1 ­ 2 MeV > 1,02 MeV sekundární elektrony způsobují ionizaci a excitaci podobně jako u -záření -záření má vlekou pronikavost sekundární elektrony jsou řidčeji rozloženy kolem dráhy částice lineární přenos energie je malý a dosah záření velmi velký (často se nedá určit) zeslabení svazku -záření se řídí stejným vztahem protože často nelze určit dosah -záření, vyjadřuje se pronikavost tohoto záření pomocí tzv. polotloušťky, tedy jako tloušťka vrstvy látky, která zeslabí intenzitu záření na polovinu I = I0 /2 .... d1/2 = ln2/ Absorpce neutronů neutrony ztrácejí při průchodu látkou svou energii srážkami s atomovými jádry E úbytek energie neutronu při jedné srážce m hmotnost neutronu M hmotnost jádra 2 )Mm( mM4 EE + = nejúčinněji se neutrony zpomalují při srážkách s lehkými jádry neutrony ztrácejí srážkami postupně svou energii klesne-li jejich energie pod ~10-2 eV, pak zanikají jadernou reakcí intenzita neutronového svazku má podobný exponenciální průběh jako u -záření dosah se rovněž těžko stanovuje, neboť absorpční koeficient závisí na účinném průřezu absorbující látky definuje se proto polotloušťka jako vrstva, kdy se tok neutronů zeslabí na polovinu ionizační a excitační účinky neutronového záření jsou nepřímé jsou způsobeny částicemi, které vznikají jadernou reakcí při záchytu zpomalených neutronů např. obsahuje-li látka bor 10 B(n,)7 Li , pak ionty Li i -částice mají značnou energii a ionizační schopnost velký význam má absorpce neutronů v prostředí, které obsahuje vodu (živé organismy, moderátor v jaderném reaktoru) při srážce neutronu s jádrem vodíku se E = E veškerá energie se při jediné srážce přenese celá na proton, který získá značnou energii a opouští své místo (velké nebezpečí pro živé organismy). Zdroje ionizujícího záření Využívají se pro : laboratorní účely terénní aplikace průmyslové aplikace radionuklidové (produkují záření stále) Zdroje aparaturní (produkce záření pouze během provozu stroje) Záření elektronové je produkováno nuklidy, které je emitují: 90 Sr/90 Y, 3 H,147 Pm urychlovače elektronů (betatron, lineární urychlovač) Záření elektromagnetické -záření: 241 Am, 109 Cd, 57 Co, 55 Fe, 60 Co, 137 Co,192 Ir zdroje rtg záření: rentgenové lampy, radioaktivní nuklidy produkující charakteristické rtg záření ,109 Cd) radioaktivní nuklidy generující brzdné záření při absorpci -záření urychlovače elektronů Záření pozitronové radioaktivní nuklidy produkující pozitrony: 22 Na, 68 Ge Zdroje těžkých kladných částic radionuklidové zdroje -záření: 210 Po, 226 Ra, 238 Pu, 241 Am urychlovače: cyklotron, lineární urychlovač Neutronové zdroje radionuklidové zdroje : (,n) a samovolné štěpení neutronový generátor jaderný reaktor Konstrukce zdrojů radionuklidové zdroje (nutno zaručit těsnost - uzavřený radionuklidový zářič URZ)