Charakteristiky Dolet R

Prezentace na téma: "Charakteristiky Dolet R"— Transkript prezentace:

1 Charakteristiky Dolet R
Radioaktivní rozpad  Charakteristiky Dolet R Jádro Poločas rozpadu  v s Ek v MeV

2 Plošná hustota (tloušťka) látky d
Součin objemové hustoty  (kg/m3, g/cm3) a tloušťky R (m, cm) vrstvy materiálu Tloušťky d ekvivalentní vrstvě vzduchu 1 cm, 

3 Dosah (dolet) Určuje dráhu potřebnou k pohlcení veškeré kinetické energie částice a tím k jejímu zastavení Jednotka – délková (m, mm, m) nebo plošná hustota (mg/cm2) Je-li dolet kratší, než rozměr absorbátoru detektoru, dojde k zastavení částice  lze změřit celkovou energii zachycené částice  spektrometr

4 Dolet těžkých nabitých částic
Dráha je přímá Částice nejprve přicházejí o část kinetické energie, ale pokračují v průniku, absorpce nastává až tehdy, když kinetická energie klesne na energii srovnatelnou s ionizační Extrapolovaný dolet Střední dolet

5 Vztah mezi doletem a závislostí intenzity procházejícího záření
Zeslabení intenzity na jednotkovou délku je přímo úměrné procházející intenzitě a lineárnímu absorpčnímu koeficientu m počet částic pohlcených ve vzdálenosti x’, vztažený na jednotkovou délku Zeslabení intenzity o jednu procházející částici znamená, že jedna částice byla v daném místě pohlcena Střední dolet

6 Dolet těžkých nabitých částic
Maximum ionizace nastává krátce před doletem Kinetická energie částice srovnatelná s ionizační Malá rychlost částice  dlouhý interakční čas Význam pro ozařování Ionizační energie vzduchu ~ 34 eV ~ 104 iontových párů na 1 cm dráhy  částice ve vzduchu Braggova křivka

7 Dolet těžkých nabitých částic
Empirické vztahy Proton se zastaví na delší dráze než částice  o stejné kinetické energii

8 Dolet částic 

9 Dolet částic 

10 Dolet těžkých nabitých částic
Lineární brzdná schopnost (LET = linear energy transfer) kinetická energie I – energie částic nestačí k ionizaci atomů prostředí II – nejvyšší vzrůst ionizačních ztrát III – minimum pro v/c ~0,97 střední ionizační energie částice látka

11 Dolet lehkých nabitých částic (e-,e+)
Dráha je lomená Mnohonásobný coulombický rozptyl na jádrech nebo obalových elektronech, podíl účinných průřezů Zeslabení svazku (útlum) je dáno absorpcí i rozptylem iontových párů na 1 cm dráhy e- ve vzduchu R

12 Dolet lehkých nabitých částic (e-)
Útlum intenzity svazku Přibližně exponenciální pro nehomogenní svazek elektronů (-záření) Omezený dolet monoenergetických elektronů (urychlovač, fotoefekt) monoenergetické elektrony nehomogenní svazek

13 Dolet lehkých nabitých částic (e-)
Empirické vztahy

14 Dolet lehkých nabitých částic (e-)

15 Dolet lehkých nabitých částic (e-)

16 Dolet lehkých nabitých částic
Lineární brzdná schopnost částice látka Ionizační ztráty ≈ Z/me Radiační ztráty ≈ (Z/me)2 Rovnost ionizačních a radiačních ztrát = kritická energie

17 Absorpce záření  Lineární součinitel zeslabení , hmotnostní součinitel zeslabení  /r D [g/cm2] =  [g/cm3].d [cm] = ln 2. [g/cm3] /  [cm-1]  / ≈ konst. = střední volná dráha zeslabení na 1/e = polovrstva zeslabení na ½ : F-E jev : celkem : tvorba párů : Compton

18 Absorpce záření  Fotoelektrický jev dominuje při nízkých energiích ~ do 0,5 MeV Comptonův jev dominuje při energiích primárního fotonu ~ 0,5- 5 MeV Tvorba elektron-pozitronových párů dominuje při vysokých energiích ~ nad 5 MeV Minimální energie fotonu 1,02 MeV Ve všech případech dochází ke vzniku sekundárního elektronového záření !

19 Absorpce záření  Lineární součinitel zeslabení 

20 Interakce neutronů s látkou
Interakce s obalem atomu je zanedbatelná Interakce s jádrem Pružný rozptyl (zachovává se kinetická energie) Největší zpomalení na lehkých jádrech – reakce (n,p) Nepružný rozptyl (nezachovává se kin. energie) Dočasný záchyt s následnou emisí jádrem Odražené jádro zůstává v excitovaném stavu   Uplatňuje se při energiích neutronu ~ 5-10 MeV Jaderné reakce (n,), (n,p), (n,d), (n,2n), (n, ) Radiační záchyt Poslední fáze absorpce neutronu v látce Účinný průřez klesá s rostoucí energií

21 Interakce neutronů s látkou
Stínění neutronů Zpomalení n pružnými a nepruž. srážkami Absorpční radiační záchyt (n, ) Materiál stínění – co největší obsah vodíku Bórová voda Kromě radiačního záchytu reakce (93%) Nevýhoda – koroze (kyselina boritá HB02) Beton – 0,5 hm. % vodíku Fotonové záření z radiačního záchytu má až 10 MeV Nebezpečí průstřelu v betonových konstrukcích kolem průchodů a vedení

22 Interakce neutronů s látkou
Některé materiály s vysokým obsahem vodíku

23 Detektory ionizujícího záření (IZ)
Údaje získané měřením detektory IZ Dávka IZ, dávkový ekvivalent a příkon dávkového ekv. Aktivita zdroje (počítač) Druh a energie záření (spektrometr) Volba detektoru IZ Druh IZ Energie IZ Velikost měřené aktivity Mrtvá doba detekčního zařízení, účinnost detekce Forma, množství a skupenství vzorku Požadovaná přesnost měření Energetické rozlišení, prostorové rozlišení Pozadí, šum

24 Ionizační komory (IK) Založeny na principu kondenzátoru, pracují v oblasti nasyceného proudu Plněné plynem (vzduch, H2, He, apod.) při tlaku vyšším i nižším než je atmosférický Proudové IK, statické IK A) Měření proudu (toku náboje, tj. částic) I=Q/ t I=e.N0.pave e ... elementární náboj N0 ... počet absorbovaných ioniz. částic za 1 s pave ... průměrný počet iont. párů vytvoř jednou ioniz. č.

25 Ionizační komory (IK) B) Měření poklesu napětí vlivem jednotlivých částic Impulzní IK U=Q/C=e.pave/C Aplikace IK Detekce silně ionizujících částic () Měření vysokých aktivit Detekce  (elektrony uvolněné v obalu IK dále ionizují) Detekce neutronů (nabité částice vznikají při interakci neutronů s vhodnou náplní IK nebo stěnami IK) Měření dávek IZ – osobní dozimetr (měří se úbytek napětí po určité době) U ... změna napětí při průletu jedné částice C ... elektrická kapacita IK