STRÅLING / RADIOAKTIVITET

Comments

Transcription

STRÅLING / RADIOAKTIVITET
STRÅLING / RADIOAKTIVITET
TEMA
- BAKGRUNN
- ATOM / KJERNE
- STRÅLING
- RADIOAKTIVITET
- MÅLEMETODER / INSTRUMENTER
- HALVERINGSTIDER
-NESTE: STRÅLING I DAGLIGLIVET
- Ref. Figurer i denne presentasjonen er hentet fra :
-” Particle Adventure” av : Particle Data Group of Lawrence Berkeley National Laboratory.
-”Stråling og Helse”, T. Henriksen & al., UiO
Hva er verden laget av?
I dag vet vi at det finnes noe mer fundamentalt enn jord,
luft, ild og vann...
Men i virkeligheten finnes det bare atomer og tomrom.
-Demokrit (ca. 400 f.Kr.)
Omkring år 1900 tenkte folk på atomer som
gjennomtrengelige kuleskall med småbiter av elektrisk
ladning i bevegelse innenfor.
Er atomet fundamentalt?
Er kjernen fundamental?
-Først: Så ut til å være liten med stor tetthet, dvs. fundamental.
-Senere: oppdaget de at den var satt sammen av protoner (p+), som er
positivt elektrisk ladet, og nøytroner (n), som ikke har elektrisk
ladning.
Da blir spørsmålet: er protoner og nøytroner
fundamentale?
- Fysikere har oppdaget at protoner og nøytroner består
av enda mindre partikler som kalles kvarker.
Så langt vi kjenner til er kvarker som geometriske
punkter -- de synes ikke å være bygget opp av noe
annet. Dvs. fundamentale.
Den moderne atom-modellen
-Elektronene er i konstant bevegelse rundt kjernen, protoner og nøytroner
beveger seg inne i kjernen, og kvarker beveger seg inne i protonene og
nøytronene.
-Skalering:
-Protoner og nøytroner en centimeter i diameter
-Elektronenes og kvarkenes størrelse være mindre enn diameteren til et hårstrå
-Atomets diameter ville være større enn lengden til tredve fotballbaner!
-99.999999999999% av et atoms volum er bare tomt rom!
Størrelser i atomet
Ioniserende stråling
-Energirik stråling som slår løs elektroner i atomer eller molekyler
strålingen treffer på
-Ulike typer ioniserende stråling:
–Radioaktiv stråling
–Kosmisk stråling
–Nøytronstråling
–Røntgenstråling
–Energirik UV-stråling
-Vanlig å definere elektromagnetisk stråling med energi > 10 eV, dvs
bølgelengde < 124 nm, som ionoserende.
-der dE: energiforskjell, h = 6,63 . 10-34 Js (Plancks konstant), c: lysfart, l :
bølgelengde.
Radioaktiv stråling
- Felles for radioaktiv stråling: Kommer fra ustabile atomkjerner. på
-Alfastråling
- Stor energi
-Energien til en alfa -partikkel er typisk av størrelse millioner elektronvolt (MeV)
- Kort rekkevidde
- Stoppes fullstendig i mindre enn 5 cm luft
- Stoppes også av hud
- Stoppes på grunn av kollisjoner.
-Sterkt ioniserende
-Alfa-partikler er forholdsvis store
-Dobbelt positiv ladning
Radioaktiv stråling II
-Betastråling
-Energirike elektroner
-Fra ustabile atomkjerner (kjernen desintegrerer )
- Energi
-Energien betydelig mindre enn for alfa-partikler
- Relativt kort rekkevidde
- 1 MeV stoppes i mindre enn 5 mm vev
- Stoppes helt av tynne plagg
Radioaktiv stråling III
- Gamma-stråling
- Elektromagnetisk stråling
- Ledsager alfa- og beta-stråling
- Nuklide emmiterer partikkel,  kan kjernen bli eksitert.
- Kjernen emmiterer gamma-foton når den går tilbake til grunntilstand.
- Høy gjennomtrengningsevne
- 1 MeV går rett igjennom et menneske
- 1 cm kobber stopper halvparten av strålingen
- Bly og tykk betong brukes til skjerming.
Bølgelengde til gamma-stråling
Eksempel: Bølgelengden til gammastråling.
Den radioaktive nukliden 137Cs sender ut gamma -fotoner med 662 keV.
Hvilken bølgelengde har strålingen?
Svar: Bruker
Vi må regne om energien fra elektronvolt til joule. 1 eV = 1,60 × 10-19 J
Denne gammastrålingen har en bølgelengde på 1,88 × 10-12 m.
Det elektromagnetiske spekteret
Måleenheter for radioaktiv stråling
Becquerel
- Aktivitet er et mål for antall atomkjerner som omdannes per tidsenhet.
–Når et stoff sender ut en alfapartikkel, en betapartikkel eller ett gammafoton per sekund er
strålingen 1 becquerel (Bq).
–Angir ikke hvilken strålingstype
Gray
- Mengden av absorbert energi per masseenhet kalles stråledose, måles i Gray (Gy).
- Når vi måler 1 Gy betyr det at 1 kg av det bestrålte stoffet har absorbert stråling med 1 J
energi.
Måleenheter for radioaktiv stråling II
Sievert
-Ulike strålingstyper gjør ulik skade når de treffer levende vev.
-Bruker størrelsen doseekvivalent med måleenheten sievert (Sv).
Utgangspunkt:
-Absorberte strålingen målt i gray.
-Innfører en vektfaktor.
-For beta- og gammastråling gjelder at 1 Gy = 1 Sv.
-Alfastråling ansees som 20 ganger farligere.
- (Den virker sterkt ødeleggende på celler langs den korte strekningen som trenges for å
stoppe den.)
-Man setter 1 Gy = 20 Sv for alfastråling.
-For nøytronstråling bruker man ofte 1 Gy = 10 Sv.
-Det betyr at man vurderer nøytroner som 10 ganger farligere enn beta- og
gammastråling.
Måling av radioaktiv stråling
-Radioaktive strålingen er usynlig.
-For målinger utnytter man strålingens evne til å vekselvirke med stoff den treffer
på.
Geiger-Müller teller
- Kan ikke skille mellom stråletyper og stråleenergier.
Måling av radioaktiv stråling II
Scintillasjonsteller
-Når en ustabil atomkjerne har sendt ut alfa - eller beta -stråling er datterkjernen ofte i
en eksitert tilstand.
-Når kjernen går over til grunntilstand, sendes et gamma-foton ut.
-Energien til den utsendte gamma -stråling som et fingeravtrykk for nukliden.
-Strålingsintensiteten fra de ulike energinivåene er forskjellig, men forholdet mellom
intensitetene er konstant.
En scintillasjonsteller måler både energien og intensiteten i gamma -strålingen. På
denne måten kan radionuklider identifiseres og deres mengde bestemmes.
Måling av radioaktiv stråling III
Scintillasjonsteller med fotomultiplikator
-Gammafotoner utløser lysglimt i NaI-detektor
-Lyset slår løs elektron i en fotokatode.
-Elektronet treffer på en dynode i fotomultiplikatoren.
-Kan slå løs opptil 4 nye elektroner.
-En serie med dynoder sørger for ytterligere forsterkning.
-Pulshøyden i sluttpulsen er proporsjonal med
energien i gammafotonet.
-Forsterkningsfaktor opptil 106.
Måling av radioaktiv stråling IV
Scintillasjonsteller med fotomultiplikator og flerkanalsanalysator
-I en flerkanalsanalysator sorteres pulsene etter energinivå.
-Sammenligner med kalibrerte data.
Halveringstid
- Radioaktive atomkjerner er ustabile.
- Idet de sender ut radioaktiv stråling omdannes de til en kjerne av et annet grunnstoff.
- Den tiden det tar før halvparten av det radioaktive stoffet omdannes,
betegnes som halveringstid T½ .
- Halveringstiden varierer, fra brøkdel av sekunder for noen nuklider,
til noen milliarder år for andre.
- Halveringstiden påvirkes ikke av ytre faktorer som trykk og temperatur.
Halveringstid II
STRÅLING / RADIOAKTIVITET

Similar documents