A bomlást leíró fizikai mennyiségek A radioaktivitás észlelése

Az előadások a következő témára: "A bomlást leíró fizikai mennyiségek A radioaktivitás észlelése"— Előadás másolata:

1 A bomlást leíró fizikai mennyiségek A radioaktivitás észlelése

2 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

3 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.

4 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.

5 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. 

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

7 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 

8 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.

9 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). 

10 Radioaktivitás észlelése
Geiger-Müller számláló – GM-cső

11 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.

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

13 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.

14 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.

15 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:

16 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

17 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

18 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 Kritikus dózis Rosszullét, fáradékonyság 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)

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