A bomlást leíró fizikai mennyiségek A radioaktivitás észlelése

A bomlást leíró fizikai mennyiségek Aktivitás: időegységre eső bomlások száma jele: A mértékegysége: Bq=1/s (Becquerel) λ:Bomlásállandó N: a t idő múlva jelenlévő bomlatlan atomok száma Felezési idő: az az idő, amely alatt az atommagok fele elbomlik jele: T

A bomlást leíró fizikai mennyiségek Bomlástörvény: N (t):a t időpillanatban jelenlévő bomlatlan atommagok száma N (0):kezdeti bomlatlan atommagok száma Átlagos élettartam: A bomlásállandó reciproka.

Radioaktivitás észlelése Ködkamra - Látni a láthatatlant Az ionizáló sugárzások az ember számára nem érzékel-hetők. Nem fejlődött ki rá érzékeny érzékszerv. Viszont nagyon jól és rendkívül pontosan mérhetők. Számtalan érzékelőt (detektort) fejlesztettek már ki. Van, amelyiken a sugárzás nyomot hagy és a nyomok megszámolhatók. Van, amelyik kristályszerkezetében történik változás és hőkezeléssel "kifaggatható". Van, amelyiken árnyék képződik, vagy éppen az ellenkezője történik és kivilágosodik.

Van, amelyik elektromos jelet produkál, hangot adhat, fényjelzést adhat, számítógép segítségével képernyőn a legkülönbözőbb formában megjelenít-hető. Minden esetben csak a szakember tudja értelmezni, értékelni ezeket a jeleket. A laikus számára jelzés ugyan, de az okról nem sokat mond.  Az atomerőmű Tájékoztató és Látogató Központjában mindenki saját szemével győződhet meg arról, hogy a sugárzások jelen vannak. Ez diffúziós ködkamrának köszönhető, amelyet demonstrációs célokra fejlesztettek ki Német-országban. 

Wilson-féle ködkamra A kamrában alkohol telített gőze van, a sugárforrásból kilépő részecskék ionokat hoznak létre, körülöttük a gőz lecsapódik. Charles Thomson Wilson 1869-1959

Diffúziós ködkamra metszete, oldalnézetben,a megfigyelő felülről néz a kamrába 1- fűtés, ion kivonás(6 kV)  2- fűtés  3- alkohol csatorna  4- túltelített alkoholgőz  5- nyílás forrás bevitelhez   6- fekete fémlemez    7- hűtés    8- alkohol visszafolyás    9- alkohol bevitel  10- fűtés 11- folyadék  12- belső üvegfal  13- külső üvegfal  14- alkoholgőz 

Az elektromosan töltött részecskék az anyaggal való kölcsönhatásuk során pályájuk mentén töltéspárokat (ionpárokat) hoznak létre, azaz ionizálnak. Ha ez a folyamat megfelelő közegben - jelen esetben a ködben, azaz egy stabilizált kolloid rendszerben  - történik, az ionok kondenzációs magként szolgálnak és jól látható nyomot hagynak. A látható méretre növekvő ködcseppek képződését a túltelítettségi fok határozza meg. Mindenki látott már olyan sűrű ködöt, amit szinte "vágni lehetett" és az apró ködcseppek szabad szemmel is láthatóak voltak.

A készülékben ezt az állapotot izopropil alkohol elpárologtatásával, majd az alkoholgőz nagy felületre történő hirtelen kondenzálásával idézik elő (a 6 jelű fekete fémlemezt mínusz 30 fokra hűtik le). A folyamat elég gyors, kevesebb mint 0,1 másodperc alatt végbemegy.  A fajlagos ionizációnak megfelelően a nyomok lehetnek folyamatos ködfonalak (pl. alfa-részecskék, vagy meglökött protonok nyomai), vagy különálló cseppek sorozata (béta-részecskék). 

Radioaktivitás észlelése Geiger-Müller számláló – GM-cső

Radioaktivitás észlelése Egy gáztöltésű detektor, ami az ionizáló sugárzás detektálására képes. Általában henger alakú, a közepén egy vékony dróttal. A henger palástja játssza a katód, a drót az anód szerepét. A henger egyik alapján vékonyabb a fal – ezen keresztül jut az ionizáló sugárzás a csőbe. A sugárzás által keltett elektronok és ionok elkezdenek áramlani az elektródák felé, ezzel áramot keltve. Az így kialakult kisülés azonban nem szűnik meg.

Geiger-Müller számláló – GM-cső anód: W-szál katód: Cu-henger Anód-katód közötti feszültség:500-2000V Töltőanyag: szerves oldószer gőze, nemesgáz A belépő radioaktív részecskék ionokat hoz-nak létre a gázokban, ez áramlökést hoz létre. Hans Geiger 1882-1945

DOZIMÉTER A doziméterek (dózismérők) arra szolgálnak, hogy a sugárzás teljes intenzitását hosszabb időtartamon át regisztrálják. A személyi sugár-védelemben és a technikai mérések-ben alkalmazzák.  A nem elektromos elven működő detektorok két fő csoportja a doziméterek és a nyomdetektorok. A nyomdetektorokban az elektromosan töltött  részecskék ionizációs nyomait lehet láthatóvá tenni.

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

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

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

Biológiai dózisok 1.Dózisegyenérték Jele: H Mértékegysége: Sv 1Sv(sievert)=1J/kg D: elnyelt dózis Q: sugárzás típusára jellemző faktor (tényező) N: sugárzás körülményeire jellemző állandó 2.Elnyelt dózis K: dózisállandó A: aktivitás l: besugárzott anyag távolsága

A sugárdózis átlag értéke mSv/év-ben(Svédország) Sugárterhelés hatásai A sugárdózis átlag értéke mSv/év-ben(Svédország) D (mSv) Hatások 250 Küszöbdózis orvosilag kimutatható, tünetmentes 750-1000 Kritikus dózis Rosszullét, fáradékonyság 1000-2000 Vérképző szervek zavarai 4000 Félhalálos dózis Az 50%-a orvosi kezelés hiányában meghal 6000 Halálos dózis Természetes háttérsugárzás: Környezetünkben jelenlévő természetes eredetű sugárzás összessége (levegőben, talajban, vizekben ) Kb: 2,4 mSv/(személy∙év)

Alkalmazásuk: daganatos betegségek sugárkezelése kormeghatározás C14-módszerrel gyógyszerek sterilizálása élelmiszerek tartósítása anyagok rétegvastagságának mérése ötvözetek hibáinak felderítése fluoreszcencia kiváltása (pl. óramutatók fluoreszkálása)