Dr. Csurgai József +36-30-5369394 jcsurgai@t-online.hu Sugárzástan 1. Dr. Csurgai József +36-30-5369394 jcsurgai@t-online.hu.

Az előadások a következő témára: "Dr. Csurgai József +36-30-5369394 jcsurgai@t-online.hu Sugárzástan 1. Dr. Csurgai József +36-30-5369394 jcsurgai@t-online.hu."— Előadás másolata:

1 Dr. Csurgai József +36-30-5369394 jcsurgai@t-online.hu
Sugárzástan 1. Dr. Csurgai József

2 Az egyes sugárzások típusai és forrásai
Kérdés: Mit nevezünk sugárzásnak? Válasz: Térben és időben szétterjedő energia. Hogyan jellemezhetjük? Az energiát hordozó részecskék a., típusa b., energia szerinti (spektrális) eloszlása c., intenzitása (fluxusa) alapján

3 Forrásaik alapján: a., atommag eredetű (nukleáris) alfa, béta, gamma, neutron, proton b., elektron-héj eredetű röntgen, Auger, UV c., elektromágneses térrel kapcsolatos mikro-, rádió-hullámok d., atomok, molekulák gerjesztéséből származó UV, VIS, IR e., atomok, molekulák kollektív mozgásából eredő hanghullámok

4 Hatásuk alapján: a., Közvetlenül ionizáló (alfa, béta, gamma, röntgen) b., Közvetve ionizáló (neutron) c., Nem ionizáló (UV, VIS, IR, mikro, rádió és hanghullámok)

5 Kérdések: Mitől függ, hogy egy adott sugárzás ionizál vagy nem?
VÁLASZ: Az anyag felépítése A sugárzások típusai, forrásai és főbb tulajdonságai A sugárzások és az anyag fizikai kölcsönhatásai

6 Az atommag kötési energiája:
Nukleáris sugárzások Becquerell:==> RADIOAKTIVITÁS -Léteznek nem stabil atomok, amelyek spontán bomlanak Hogyan jellemezhetjük a stabilitás mértékét? Az atommag kötési energiája:

7 Milyen a sugárzások hatása az élő szervezetre?
Kémiai hatások Biokémiai hatások Biológiai hatások

8 Hogyan mérjük a (káros) hatást és hogyan védekezzünk ellene?
Az ionizáló és nem-ionizáló sugárzások dozimetriája. Az egyes sugárzások elleni védelem alapjai és gyakorlata.

9 Az anyag építőkövei John Dalton (1766 – 1844) Démokritosz
(i.e. ~460–371) atomelmélet

10 A modern anyagelmélet születése
DALTON: Az anyagok atomokból épülnek fel. Elemek azonos atomokból épülnek fel. A különböző atomoknak eltérő tulajdonságaik (pl. tömeg!) vannak. Különböző atomok kémiai reakciójában vegyületek keletkeznek. A vegyületek pontos formulákkal leírhatók: egészszámok törvénye.

11 Modern atomelméletek Ernest Rutherford (1871–1937) a- és b-sugárzás
atommag Niels Bohr (1885– 1962) Joseph John Thomson (1856–1940) kvantumelméleten alapuló atomszerkezet 1922 fizikai Nobel-díj 1897: az elektron felfedezése

12 Atomok és molekulák H-atom: e- p+ ~10-10m Rutherford: az atommag sugara

13 1932 - Chadwick felfedezte a neutront:
Z db elektron a héjakon, Z db proton és A-Z db neutron a magban A tömegszám Vegyjel Z A = Z + N rendszám Azonos A ======> IZOBÁROK Azonos Z ======> IZOTÓPOK Azonos N ======> IZOTÓNOK

14 A proton és a neutron finomszerkezete
A neutron nem stabilis, átlagos élettartalma 16.9 perc: A neutron és a proton is tovább osztható! ==============> STANDARD MODELL

15 Az atom finomszerkezete

16 A neutron bomlása

17 Elemi részecskék

18 Alapvető kölcsönhatások

19 Erőhordozók - Bozonok

20 Az egy nukleonra eső átlagos kötési energia a tömegszám függvényében

21 N/Z változása a rendszám függvényében

22 A kémiai elemek stabilitása

23 -bomlás Nagy energiájú részecskék (3-9MeV)
Spektrális eloszlásuk vonalas N E

24 Alfa Sugárzás Leány mag 231Th Kiindulási mag 235U Alfa részecske
Hélium atommag

25

26

27

28

29 -bomlások Nagy energiájú elektronok (0.01-3MeV)
Folytonos energiaspektrum (Emax).

30 Béta negatív részecske (elektron)
Béta sugárzás 40Ca 40K Béta negatív részecske (elektron)

31

32 -bomlások

33 Elektron befogás K L K L XC

34 Konverziós elektron sugárzás
-bomlás E2 E1 Nagy energiájú fotonok Vonalas spektrum Belső konverzió Konverziós elektron sugárzás

35 Gamma sugárzás Gamma sugarak 60Co 60Ni

36 Egyéb nukleáris sugárzások
Neutron sugárzás Forrásai: spontán neutronbomlás (137Xe)--> reaktormérgek maghasadás (spontán, atomreaktorok) (a,n) magreakciók (hordozható neutronforrások) Egyéb nukleáris sugárzások Töltött részecske sugárzások (gyorsítók) Neutrínó sugárzások (nap)

37 Röntgensugárzás 1895 W.C. Röntgen német fizikus:
légritkított kisülési csövek vizsgálata közben fedezte fel. Karakterisztikus (elem analitika) Fékezési (diagnosztika)

38 Fékezési Röntgensugárzás keletkezése
elektron Cél atommag W, Cu, Pb X-sugárzás X-sugárzás

39 Egyéb elektromágneses sugárzások
Frekvencia [Hz] Hullám- hossz Sugárzás típusa Sugárzás forrása Foton energia 3*1020 1 pm 1.24 MeV Radioaktív magok gamma elektron fékeződés, belső héjak gerjesztése 3*1017 1 nm röntgen 1.24 keV ibolyán túli (UV) 100 nm külső héj ionizációja ~ 10 eV Látható (VIS) nm Nem-ionizáló vörösen inneni (IR) 750 nm - 1 mm molekula rezgések 300 GHz 1 mm 1.24 meV molekula rezgések és forgások 30 GHz mikrohullámok 1 m 1.24 meV 10 MHz elektromos rezgőkörök rádióhullámok 300 kHz 1 km 1.24 neV