Promieniowanie jonizujące Flashcards
Naturalne źródła promieniowania jonizującego
- promieniowanie kosmiczne,
- substancje promieniotwórcze znajdujące się w organizmach żywych głównie potas-40,
- substancje promieniotwórcze znajdujące się w skorupie ziemskiej (uran, rad, radon, tor)
Sztuczne źródła promieniowania jonizującego
- w reakcjach jądrowych z cząsteczkami naładowanymi (akceleratory),
- w reakcjach jądrowych z neutronami (reaktory jądrowe) lub z fotonami
występowanie: - źródła używane w badaniach medycznych,
- odpady promieniotwórcze,
- niektóre przedmioty codziennego użytku np. świecące zegarki, odbiorniki telewizyjne
Radon
Bezbarwny, bezwonny radioaktywny gaz szlachetny. Występuje naturalnie jako produkt rozpadu radu, który z kolei powstaje z obecnego w przyrodzie w sporych ilościach uranu.
Radon występuje w powietrzu i powstaje blisko powierzchni minerałów.
Stężenie radonu
Na zewnątrz: większe stężenie radonu jest późnym latem, a mniejsze w zimie, największa aktywność w okolicy Sudetów.
Stężenie radonu jest znacznie większe wewnątrz budynków niż na zewnątrz - większe jest w zimie niż w lecie, co wynika z częstszego wietrzenia pomieszczeń latem niż zimą.
Jak radon przedostaje się do domów?
- z podłoża,
- z materiałów budowlanych,
- z wody i z gazu ziemnego używanych w codziennych czynnościach
Zastosowanie Radonu
- pomiar ruchów mas powietrza,
- wnioskowanie nt szybkości przemieszczania się wody,
- określenie lokalizacji ropy naftowej,
- wzrost koncentracji radonu w wodach podziemnych może być wskaźnikiem zbliżającego się trzęsienia ziemi
Wpływ radonu na organizm
- kąpiele radonowe stosowane w rehabilitacji narządów ruchu, do leczenia cukrzycy, chorób stawów, chorób tarczycy oraz schorzeń ginekologicznych
Radon nie jest szkodliwym pierwiastkiem, w przeciwieństwie do produktów jego rozpadu (metalów ciężkich), które mogą spowodować chorobę popromienną
Promieniowanie alfa
- emisja przez jądro ciężkie lekkiego jądra helu 4/2 He,
- słabo przenikliwe (silnie pochłaniane przez materię), zasięg do 10 cm,
- silnie jonizuje,
- zastosowanie: terapia BNCT
Przykład reakcji:
226/88 Ra -> 222/86 Rn
Promieniowanie beta-minus
- za dużo neutronów w jądrze,
- przenikliwe (do kilku m),
- jonizujące bezpośrednio,
- neutron -> proton + elektron + neutrino elektronowe,
- zastosowanie: testy oddechowe, radioterapia,
Przykład reakcji:
14/6 C -> 14/7 N
Promieniowanie beta-plus
- niedobór neutronów w jądrze,
- ciągłe widmo energetyczne,
- proton -> neutron + pozyton + neutrino elektronowe,
- zastosowanie: PET-CT, PET-NMR, cyklotron, FDG (fluodeoksyglukoza)
Przykład reakcji:
19/9 F -> 19/8 O
Wychwyt elektronu
- niedobór neutronów w jądrze,
- pochłanianie przez jądro elektronu z powłoki K atomu,
- inaczej wychwyt K
Przykład reakcji:
A/Z X -> A/Z-1 Y
Promieniowanie gamma
- pochodzenia jądrowego,
- jonizacja pośrednia,
- bardzo przenikliwe,
- jądro po rozpadzie nie osiąga stanu równowagi,
- istniejący nadmiar energii może zostać wyemitowany w postaci fotonu gamma (który może wywołać: efekt Comptona, efekt fotoelektryczny lub kreację par), bądź przekazany elektronom orbitalnym atomu (konwersja wewnętrzna)
Promieniowanie X
- pochodzenia atomowego,
- widmo złożone: widmo ciągłe + widmo charakterystyczne,
- wychwyt K, konwersja wewnętrzna => emisja promieniowania charakterystycznego,
- zastosowania: badania pośmiertne chorób neurodegeneracyjnych, rtg
Fotony gamma oraz promieniowanie X oddziałuje na:
- elektrony walencyjne,
- elektrony silnie związane w atomach,
- pole elektryczne jąder i elektronów atomowych,
- jądra atomowe
Skutkiem tego jest: - zjawisko Comptona,
- rozpraszanie koherentne fotonów,
- absorpcja fotonów - efekt fotoelektryczny, kreacja par
Elektrony (w tym cząstki beta) oddziałują na:
- elektrony atomowe,
- jądra atomowe
Skutkiem tego jest: - jonizacja atomów,
- wzbudzanie atomów
Efekt fotoelektryczny
foton o energii hv przekazuje całą swoją energię elektronowi na wewnętrznej powłoce elektronowej atomu, w rezultacie foton zanika a elektron zostaje wybity
Ek = hv - Ewiazania_elektronu_na_danej_powloce
Efekt Comptona
- niekoherentne rozproszenie kwantu promieniowania o energii hv0 na elektronach swobodnych,
- warunek: energia fotonu > energia wiązania elektronu na powłoce elektronowej,
- foton przekazuje elektronowi część swojej energii i zmienia kierunek propagacji (zzp)
Kreacja par elektron-pozyton
Zamiana energii fotonu w polu kulombowskim na masę dwóch cząstek - elektronu i pozytonu
Osłabienie strumienia fotonów
Jeżeli strumień fotonów przechodzi przez warstwę materii, to następuje osłabienie jego natężenia. Dla skolimowanej wiązki monochromatycznego promieniowania X lub gamma:
I = Io exp(-ux)
Współczynnik osłabienia
Jest funkcją energii promieniowania, składu chemicznego absorbentu i gęstości danego materiału.
Przyczyny osłabienia strumienia fotonów:
- absorpcja fotonów (efekt fotoelektryczny, kreacja par),
- rozproszenie koherentne i niekoherentne