Oddziaływanie

promieniowania jądrowego

z

materią

Procesy istotne dla cząstek

naładowanych (, )

a) rozpraszanie w polu sił kulombowskich
b) hamowanie jonizacyjne

hamowanie jonizacyjne

c) hamowanie radiacyjne
d) wzbudzanie promieniowania
Czerenkowa (v>c/n)

Procesy istotne dla kwantów 

a) zjawisko fotoelektryczne

zjawisko fotoelektryczne

b) rozpraszanie komptonowskie

rozpraszanie komptonowskie

c) tworzenie par e

+

e

-

d) rezonansowa fluorescencja jądrowa
(zjawisko Mössbauera)

(kwanty )

Elektron związany

związany

(atom, molekuła,

kryształ),

foton

przestaje istnieć.

(kwanty )

Elektron swobodny

swobodny

(energia wiązania

<< hν),

foton

nadal istnieje ale o mniejszej

energii.

(kwanty )

Naładowana cząstka (elektron, jądro

atomowe),

foton

przestaje istnieć.

Zjawisko Mössbauera

- bezodrzutowa emisja i absorpcja jądrowa

kwantów 

Jądro atomu (jonu) związanego

związanego

w sieci

krystalicznej,

foton

przestaje istnieć.

(kwanty

)

Detekcja

promieniowa

nia

jądrowego

Komora mgłowa Wilsona

 
 

a) ekspansyjna

Komora pęcherzykowa

 

Wielka Europejska Komora Pęcherzykowa

Obszary pracy licznika

jonizacyjnego:

 

1 – rekombinacji,

2 – komory jonizacyjnej,

3 – proporcjonalności,

4 – ograniczonej

proporcjonalności,

5 – Geigera – Müllera,

6 – wyładowań.

Licznik jonizacyjny

Licznik Geigera –

Müllera

Gaz jednoatomowy, najczęściej argon pod ciśnieniem ok. 90

mm Hg

oraz alkohol pod ciśnieniem ok. 10 mm Hg.

 

Neon z małą domieszką (ułamek procenta) chlorowców Cl

2

lub

Br

2

.

 

Czas martwy rzędu 10

-4

s.

Charakterystyka licznika Geigera –

Müllera

Licznik scyntylacyjny

Licznik scyntylacyjny

Scyntylatory
 
1. Kryształy nieorganiczne,
np.: ZnS(Ag), NaI(Tl), CsI(Tl).
2. Kryształy organiczne,
np.: antracen, naftalen, stilben.
3. Roztwory scyntylatorów, np. terfenylu,
antracenu, w tworzywach sztucznych.
4. Plastiki, np. polistyren.
5. Ciecze organiczne (ksylen) i gazy
(ksenon, hel).
 
Katoda fotopowielacza: np. CsSb.
 
Dynody: np.: CsSb, AgMg;
Wsp. powielania elektronów 2-4.

Licznik Czerenkowa

1 – blok z lucytu, n =

1,5;

2 – zwierciadła;

3 – fotokatody.

cos = c/(nv)

Prosta regresji, y = ax +

b,

z uwzględnieniem wag statystycznych

a = [Σw

i

·Σw

i

x

i

y

i

– Σw

i

x

i

·Σw

i

y

i

]/D

b = [Σw

i

x

i

2

·Σw

i

y

i

– Σw

i

x

i

·Σw

i

x

i

y

i

]/D

D = Σw

i

·Σw

i

x

i

2

– (Σw

i

x

i

)

2

u(a) = u(y)·[(Σw

i

)/D]

½

u(b) = u(y)·[(Σw

i

x

i

2

)/D]

½

u(y) = {[Σw

i

(y

i

-ax

i

-b)

2

]/(n-2)}

½

w

i

= [1/u(y

i

)]

2

w

i

= [1/u(y

i

)]

2

Układ liniowy (współrzędnych)

y

i

= N

i

(N

i

– liczba zliczeń (szybkość

zliczania))

u(N

i

) = N

i

½

w

i

= 1/N

i

 

Układ półlogarytmiczny (współrzędnych) 

y

i

= lnN

i

(N

i

– liczba zliczeń (szybkość

zliczania))

u(lnN

i

) = N

i

-1

·N

i

½

w

i

= N

i

Prosta regresji, y = ax +

b,

z uwzględnieniem wag

D = 13300
a = 0,164359
b = 1,051812
u(y) = 0,412036
u(a) = 0,015978
u(b) = 0,191404

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0

5

10

15

20

25

Serie1
Serie2

Układ półlogarytmiczny, f(x) =

lnN,

wagi w=1

Układ półlogarytmiczny, f(x) =

lnN,

wagi statystyczne w=N

D = 4516976
a = 0,124667
b = 1,674444
u(y) =
1,478159
u(a) =
0,015301
u(b) =
0,231392

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0

5

10

15

20

25

Serie1
Serie2

Reakcje jądrowe

Reakcja jądrowa

– proces wynikający z oddziaływania

miedzy dwoma cząstkami, obiektami

mikroświata,

z których jeden jest jądrem atomowym.

Tarcza - zwykle zespół jąder

atomowych.

Pocisk - cząstka inicjująca reakcję

jądrową.

Reakcja jądrowa zachodzi

zazwyczaj

w wyniku ostrzeliwania tarczy

pociskami.

Kanały wyjściowe

- stany końcowe

a + A


a + A

a + A

*

b + B

C

1

+ C

2

+ ...

+ C

n

Kanał wejściowy

- stan początkowy

(pocisk a i tarcza A)

A(a,b)B

Zapis dla reakcji

dwuciałowej

Podział reakcji jądrowych ze względu na rodzaj

pocisku.

Reakcje jądrowe inicjowane

przez:

a) neutrony

b) cząstki
naładowane

c) fotony
(fotoreakcje)

Podział reakcji jądrowych ze względu na energię

pocisku

.

a) niska

b) średnia

c) wysoka

d) ultra
wysoka

< ok. 20 MeV

kilkadziesiąt – kilkaset MeV
(, )
kilkaset MeV – kilka GeV
(mezony K)

kilkadziesiąt – kilka tysiecy
GeV

Podział reakcji jądrowych ze względu na liczbę

stanów końcowych (kanałów wyjściowych)

.

a)

jednokanałowe

b)

wielokanałowe



 H

H

np

2

1

2

1

.

p

H

n

He





3

1

3

2

Podział reakcji jądrowych ze względu na liczbę

obiektów

w stanie końcowym (kanale wyjściowym)

.

a) dwuciałowe,
n=2

b) wielociałowe,
n>2

zapis:
A(a,b)B

a,b – istotne elementy
reakcji

Podział reakcji jądrowych ze względu na ich

przebieg

a w tym czas reakcji.

a) wprost

– przekaz energii pojedynczemu nukleonowi, t = 10

-

22

s – 10

-21

s

b) z utworzeniem jądra złożonego

– przekaz energii wszystkim nukleonom, t = 10

-17

s –

10

-16

s

Energia (ciepło) reakcji

jądrowej:













k

i

P

i

S

i

i

m

c

m

c

Q

1

0

2

2

1

0

2

Podział reakcji jądrowych ze względu na bilans

energii.

a) egzoenergetyczne, Q > 0

– dla pocisku dodatnio naładowanego zachodzą
wówczas gdy energia
kinetyczna pocisku przekracza energię potrzebną do
jego zbliżenia
do tarczy na odległość femtometrową.

b) endoenergetyczne, Q < 0

– zachodzą wówczas gdy energia kinetyczna pocisku
jest większa od -Q

substraty

produkty

Energia progowa pocisku dla reakcji

endoenergetycznej.

A

A

a

k

i

i

pr

M

M

m

m

Q

T

2

1













2

1

2

2

2

2

2

2

)

(

)

(













k

i

i

a

pr

A

a

c

m

c

p

T

c

M

c

m

2

2

2

2

2

c

m

T

T

c

p

a

pr

pr

a





4

2

k

1

i

i

2

a

pr

2

pr

2

pr

2

pr

A

a

4

2

A

a

c

)

m

(

c

m

2T

T

T

c

)T

M

2(m

c

)

M

(m



















4

2

1

2

4

2

)

(

2

)

(

c

m

c

T

M

c

M

m

k

i

i

pr

A

A

a











2

A

4

2

A

a

4

2

k

1

i

i

pr

c

2M

c

)

M

(m

c

)

m

(

T











Q

c

M

m

m

A

a

k

i

i













2

1

)]

(

[

A

A

a

k

i

i

A

a

k

i

i

pr

M

c

M

m

m

M

m

m

T

2

)]

(

)][

(

[

2

1

1



















2

4

2

4

2

1

2

)

(

)

(

c

M

c

M

m

c

m

T

A

A

a

k

i

i

pr











A

A

a

k

i

i

pr

M

M

m

m

Q

T

2

)

(

1













Odkrycie

Odkrycie

protonu

protonu

Dziękuję za

uwagę