Klausur am 28.10.21 Radioaktivität und Kernphysik

Question 1

Zerfall eines Nuklids (Größe)

Answer 1

Aktivität (Zerfälle pro Zeitintervall)

Question 2

Zerfall eines Nuklids (Einheit)

Answer 2

Becquerel (Bq), 1 Bq = 1 Zerfall/ Sekunde

Question 3

Zerfall eines Nuklids (Messweise)

Answer 3

Geiger-Müller-Zähler (GMZ): bestimmt Zählrate bzw. Aktivität in Bq

Question 4

Größe zur Beurteilung des Strahlenrisikos: absorbierte Energie (Größe)

Answer 4

Energiedosis D, D = Energie/ (betroffene) Masse

Question 5

Größe zur Beurteilung des Strahlenrisikos: absorbierte Energie (Einheit)

Answer 5

Gray (Gy), 1 Gy= 1 Joule/ kg

Question 6

Warum gibt es eine sogenannte relative biologische Wirksamkeit der verschiedenen Strahlungsarten?

Answer 6

Da Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung unterschiedlich stark wirken.

Question 7

Relative biologische Wirksamkeit (Größe)

Answer 7

Äquivalentdosis H, H = WR*D

Question 8

Was ist WR?

Answer 8

WR ist der Strahlungswichtungsfaktor. Er beschreibt die unterschiedliche Schädlichkeit der verschiedenen Strahlungsarten (Alpha, Beta, Gamma).

Question 9

WR (Alpha)

Answer 9

10

Question 10

WR (Beta, Gamma)

Answer 10

1

Question 11

Relative biologische Wirksamkeit (Einheit)

Answer 11

Sievert (Sv) in Joule/ kg

Question 12

Wozu dient die Äquivalente Dosisleistung

Answer 12

Sie dient der Abschätzung der Strahlenbelastung über einen bestimmten Zeitraum, so wie Leistung bei Energie.

Question 13

Äquivalente Dosisleistung (Größe)

Answer 13

Äquivalentdosis H/ Zeit t

Question 14

Äquivalente Dosisleistung (Einheit)

Answer 14

mSv/ a

Question 15

Aufbau eines Atoms

Answer 15

Ein Atom besteht aus einem Kern und mehrere Kreisbahnen, auf denen Elektronen den Kern umkreisen.

Question 16

Aufbau eines Atomkerns

Answer 16

Der Kern besteht aus sogenannten Nukleonen (Kernteilchen), dazu gehören: Protonen und Neutronen.
Sie haben in etwa das gleiche Gewicht (1u) und machen dabei fast die gesamte Atommasse aus.

Question 17

Gewicht und Ladung der Nukleonen

Answer 17

Sie haben in etwa das gleiche Gewicht (1u) und machen dabei fast die gesamte Atommasse aus. Protonen sind einfach-positiv geladen (+1e), während Neutronen keine Ladung besitzen.

Question 18

Was sind Isotope?

Answer 18

Isotope sind Atome mit derselben Ordnungs- und unterschiedlicher Massezahl, bspw.: Li3/6 und Li3/7

Question 19

Schreibweise von Isotopen

Answer 19

z/aX

X = Element, z = Ordnungszahl des Atoms, a = Massenzahl des Atoms (Protonen + Neutronen)

Question 20

Was sind die verschiedenen Spektren der Röntgenstrahlung?

Answer 20

Bremsspektrum und charakteristisches Spektrum

Question 21

Wie entsteht das Bremsspektrum?

Answer 21

Das Bremsspektrum entsteht in der Röntgenröhre. Beschleunigte Elektronen treffen auf eine gewinkelte Anode aus einem bestimmten Material und werden dadurch gebremst. Durch die negative Beschleunigung (Bremsen) wird Energie in Form von Photonen (elektro-magnetischen Wellen) frei.

Question 22

Was ist Röntgenstrahlung für eine Art von Strahlung?

Answer 22

Eine elektro-magnetische Welle

Question 23

Wie entsteht das charakteristische Spektrum?

Answer 23

Das charakteristische Spektrum entsteht durch Ioniesierungsvorgänge in der Anode. Die ankommenden Elektronen fliegen teilweise in tiefere Schichten des Anodenmaterials, treffen auf Atome und schießen dabei Elektronen aus ihrer Bahn. Dieser freie Platz wird durch ein Elektron aus einer höheren Bahn mit einem Schalensprung eingenommen, wobei wiederum Energie in Form von Photonen frei wird.

Question 24

Wie lautet die Bragg’sche Bedingung/ Formel

Answer 24

2dsin(a) = nLambda

Question 25

Woraus besteht alpha-Strahlung?

Answer 25

Einem Heliumkern 2/4He2+, also 2 Protonen und 2 Neutronen

Question 26

Absorption von Alphastrahlung

Answer 26

Ein Blatt Papier genügt

Question 27

Ladung eines Alphateilchens

Answer 27

+2*e

Question 28

Energie eines Alphateilchens

Answer 28

2-10,5 MeV

Question 29

Woraus besteht Beta-Strahlung?

Answer 29

Einem Elektron, das durch die Spaltung eines Neutrons im Atomkern entstanden ist (1n = 1p + 1e)

Question 30

Energie eines Beta-Teilchens

Answer 30

E < 3 MeV

Question 31

Ladung eines Beta-Teilchens

Answer 31

-1*e

Question 32

Absorption von Betastrahlung

Answer 32

4mm Aluminium oder 15mm organisches Gewebe

Question 33

Woraus besteht Gamma-Strahlung?

Answer 33

Gammastrahlung ist eine kurzwellige elektromagnetische Strahlung, besteht als aus Photonen.

Question 34

Wellenlänge von Gamma-Strahlung

Answer 34

10^-10 bis 10^-13

Question 35

Ladung eines Gammateilchens

Answer 35

Gammateilchen haben keine Ladung (dadurch werden sie auch nicht in einem Magnetfeld abgelenkt)

Question 36

Absorption von Gamma-Strahlung

Answer 36

Gänzliche Absorption kaum möglich, Halbierung der Strahlenintensität bei 1-1,5cm Blei, 2cm Stahl und 5cm Beton, Zehntelung der Strahlenintesität bei 4cm Blei und 6-7cm Stahl

Question 37

Energie eines Gamma-Teilchens

Answer 37

0,01-10 MeV