Instuderingsfrågor block 2

Question 1

Vad sker vid fotoelektrisk absorption av en foton?

Answer 1

Fotonens hela energi överförs till en elektron i ett av de inre elektronskalen och elektronen
lämnar atomen (jonisation).

Question 2

Vilken följdprocess finns för fotoelektrisk absorption av en foton? Och varför sker denna process?

Answer 2

En följdprocess är att det bildas karakteristisk röntgenstrålning. Detta sker eftersom vid fotoelektrisk absorption lämnar en elektron (ofta en elektron i ett inre skal) dess skal och då ersätt den vakansen (tomma platsen) av en annan elektron i ett yttre skal och denna process är karakteristisk röntgenstrålning.

Question 3

Vad sker vid comptonspridning av en foton?

Answer 3

En del av fotonens energi överförs till en elektron i ett av de yttre skalen. Elektronen lämnar
atomen och en foton med lägre energi sänds ut i en annan riktning än den inkommande.

Question 4

Hur växelverkar laddade partiklar?

Answer 4

Laddade partiklar växelverkar med elektriska krafter.

Question 5

Hur växelverkar lätt laddade partiklar?

Answer 5

Lätt laddade partiklar växelverkar främst genom kollisioner med atomskalets elektroner, vilket leder till jonisationer eller excitationer. Det kan också förlora energi genom att sända ut bromsstrålning.

Question 6

Hur kolliderar de lätta partiklarna? Och hur påverkar det dess räckvidd?

Answer 6

Lätta partiklar, kolliderar med partiklar som är lika lätta, blir räckvidden i ett material väldigt varierande.

Question 7

Hur växelverkar tunga partiklar?

Answer 7

Tunga partiklar växelverkar främst genom kollisioner med atomära elektroner.

Question 8

Hur kolliderar tunga partiklar? Och hur påverkar det dess räckvidd?

Answer 8

Tungt laddade partiklar kolliderar med lättare partiklar och överför lite energi och riktningsändringen är obetydlig. Det innebär att deras räckvidd är ganska konstant (för en given rörelseenergi) och det går rakt i materialet.

Question 9

Vad innebär fotoners attenuering?

Answer 9

När fotonerna träffar ett material som kommer antalet fotoner som kommer genom materialet vara färre än de som kommer in mot materialet. Detta kallas attenuering (eller dämpning) och beror av olika växelverkansprocesser.

Question 10

Vad menas med den linjära attenueringskoefficienten,
μ ?

Answer 10

Andelen fotoner som växelverkar per längdenhet.

Question 11

Vilka faktorer påverkar
μ ?

Answer 11

Fotonenergi, material och materialets densitet.

Question 12

Vid foton attenuering så minkar antalet fotoner ….. med tjockleken av materialet.

Answer 12

exponentiellt

Question 13

Hur definieras halvvärdetjockleken vid foton attenuering?

Answer 13

Halvvärdetjockleken definieras som den tjocklek som krävs för att minska antalet fotoner till hälften.

Question 14

Av vilken anledning inför man massattenueringskoefficienten och hur är denna relaterad till
den linjära attenueringskoefficienten,
μ ?

Answer 14

Den linjära attenueringskoefficienten införs pga att man vill slippa behöva ge tabellvärden för alla möjliga densiteter.

Den linjära attenueringskoefficienten beror på densiteten och man vill ha en storhet som är
densitetsoberoende. Massattenueringskoefficienten fås genom att dividera den linjära
attenueringskoefficienten med densiteten

Question 15

Av vilken anledning tvingas man införa en s.k. buildup-faktor då man vill beskriva fotoners
attenuering i ett material?

Answer 15

Även fotoner som sprids i materialet kan komma ut på andra sidan. Dessa räknas inte in när
man räknar ut attenueringen med den linjära attenueringskoefficienten.

Question 16

Vad är en
d (delta)-partikel?

Answer 16

En elektron som kommer från en joniserad atom och har fått så hög rörelseenergi att den i sin
tur är joniserande, dvs kan jonisera andra atomer.

Question 17

Vad innebär begreppet total bromsförmåga?

Answer 17

Laddade partiklars energiförlust per längdenhet. Ofta enhet, MeV/cm

Question 18

Vad anger bromsförmågan?

Answer 18

Bromsförmågan anger hur stor energi en laddad partikel förlorar när det rör sig i ett material.

Question 19

Den totala bromsförmågan kan delas upp i två bidrag. Vilka?

Answer 19

Kollisionsförluster och strålningsförluster (bromsstrålning).

Question 20

Vad innebär begreppet massbromsförmåga?

Answer 20

Bromsförmågan dividerad med materialets densitet.

Question 21

Hur får man fram bromsförmågan utav massbromsförmågan?

Answer 21

Genom att multiplicera massbromsförmågan med densiteten.

Question 22

Vad står LET för?

Answer 22

LET står för Linear Energy Transfer

Question 23

Ge exempel på en tung laddad partikel

Answer 23

Alfapartikel (heliumkärna), proton

Question 24

Ge exempel på en lätt laddad partikel

Answer 24

Elektron

Question 25

Hur skiljer sig uppförandet hos lätta laddade partiklar från tunga laddade partiklar med
avseende på räckvidd och riktningsförändringar vid passage genom ett medium?

Answer 25

Kollisioner sker främst med elektroner i atomskalen. Eftersom lätta laddade partiklar
(elektroner) kolliderar med partiklar som är lika tunga som de själva är kan en stor del av
rörelseenergin överföras vid en enda kollision. Räckvidden kan då variera mycket och
riktningen kan också ändras väsentligt vid kollisionen. Tunga laddade partiklar kolliderar
medpartiklar som är mycket lättare än de själva är. Endast en liten del av rörelseenergin
överförs, vilket innebär många kollisioner innan partikeln stannat. Det ger en liten spridning i
räckvidd. Riktningen påverkas inte heller eftersom partiklarna är så tunga i förhållande till
elektronen.

Question 26

Hur växelverkar neutroner?

Answer 26

Neutroner växelverkar bara med atomkärnan.

Question 27

På vilka fyra sätt kan neutroner växelverka och vad innebär de?

Answer 27

Neutroner kan växelverka genom:
- elastiskt spridning (all energiöverföring blir rörelseenergi)
- inelastisk spridning (atomkärnan exciteras)
- infångning (neutronen absorberas av atomkärnan och gammastrålning sänds ut)
- fission (kärnklyvning)

Question 28

Vilka växelverkan processer med neutroner dominerar vid väterika material?

Answer 28

Vid väterika material dominerar elastisk spridning och infågning.

Question 29

Hur fungerar en scintillationsdetektor?

Answer 29

Joniserande strålning frigör elektroner i detektormaterialet. Elektronerna exciterar materialet
och när materialets atomer eller molekyler deexciteras utsänds energin i form av ljus.

Question 30

Vad är en detektor?

Answer 30

En detektor är en apparat som gör signaler och fenomen möjliga att uppfatta med mänskliga sinnen.

Question 31

Vad menas med växelverkan?

Answer 31

Växelverkan handlar om hur strålningen avlämnar sin energi till det material som träffas av strålningen (det sker olika processer där).

Question 32

På vilka sätt kan en foton växelverka?

Answer 32

Fotoner växelverkar främst genom tre processer:
fotoelektrisk absorption, comptonspridning, parbildning

Question 33

Hur fungerar en Frickelösning som detektor?

Answer 33

Strålningen joniserar järn i form av Fe2+ till Fe3+ . Då ändras lösningens genomskinlighet
proportionellt mot stråldosen.

Question 34

Vad innebär begreppet energiupplösning för en detektor?

Answer 34

Förmåga att kunna särskilja strålning med olika energi.

Question 35

Vad sker vid parbildning? (foton)

Answer 35

Parbildning innebär att i närheten av en atomkärna omvandlas fotonens energi till massa i form av en elektron och en positron. Förutsatt att fotonens energi är högre än summan av vilomassorna (1,022 MeV). Parbildning åtföljs av annihilation där en positron (elektronens antipartikel) efter inbromsning träffar en elektron och bådas massor omvandlas till energi.