Wydział WEiP	Imię i nazwisko 1.Paulina Warzybok 2. Sabina Rusinek			Rok II		Grupa 2	Zespół 15
PRACOWNIA FIZYCZNA WFiIS AGH	Temat: Dozymetria promieniowania γ						Nr ćwiczenia 96
Data wykonania 29.11.2010 r.	Data oddania	Zwrot do popr.	Data oddania		Data zaliczenia		OCENA

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z podstawami dozymetrii promieniowania jonizującego. Porównanie

własności absorpcyjnych promieniowania gamma różnych materiałów.

2. Wstęp teoretyczny:

Prawo rozpadu promieniotwórczego: Prawo rozpadu promieniotwórczego określa zależność od czasu liczby jąder, które uległy dotąd przemianie promieniotwórczej.

N0 - liczba jąder izotopu promieniotwórczego w chwili t = 0;

N(t) - liczba jąder tego izotopu, które po czasie t nie uległy jeszcze rozpadowi;

λ - stała rozpadu.

Rozpad β: rozpad jądra promieniotwórczego, w wyniku którego z jądra emitowany jest elektron (negaton) i antyneutrino elektronowe lub pozyton i neutrino elektronowe. Wyróżniamy rozpad β- (powstaje elektron i antyneutrino elektrono nowe) i β+ (powstaje pozyton i neutrino elektronowe). np.:

.

Wychwyt K: reakcja jądrowa, w której jeden z elektronów atomu jest przechwytywany przez proton z jądra atomowego, w wyniku czego powstaje neutron (pozostający w jądrze) i neutrino elektronowe, które jest emitowane.

Dawka D₀ jest to energia zaabsorbowana przez jednostkę masy (1 kg) napromieniowanej substancji. Jednostką dawki jest 1 gray, który odpowiada energii 1 J zaabsorbowanej przez masę 1 kg.

równoważnik dawki H, określony równaniem: H=D₀Q Mierzony on jest w sievertach lub remach (1 Sv=100 rem).

Moc dawki promieniwania w zależności od aktywności źródła można określić za pomocą wzoru: D=I*A*t/r²

gdzie:

D - dawka

A - aktywność źródła

r - odległość źródła promieniowania

t - czas

I - stała charakterystyczna dla danego materiału.

Aktywność źródła promieniowania jest to liczba rozpadów jąder w jednostce czasu. Jednostką aktywności jest bekerel: 1 Bq= 1 rozpad na 1 sek.

Prawo absorpcji promieniowania gamma w materii

Promieniowanie elekromagnetyczne, a więc również promieniowanie jądrowe gamma, przy przechodzeniu przez materię zanika eksponencjalnie. Dzieje się tak dlatego, że poszczególne fotony promieniowania usuwane są z wiązki w pojedynczym akcie całkowitej absorpcji lub rozproszenia.

Zależność natężenia I wiązki promieniowania gamma po przejściu absorbenta o grubości x określa równanie absorpcji:

I = I₀e^-μx

Gdzie I₀ jest natężeniem początkowym wiązki, a μ całkowitym liniowym współczynnikiem absorpcji.

Całkowity liniowy współczynnik absorpcji zależy od energii padającego promieniowania gamma i liczby atomowej Z absorbenta. Zachodzi związek:

μ = μ_f + μ_C + μ_p [15]

gdzie, μ_f, μ_C i μ_p to odpowiednio liniowe współczynniki absorpcji związane z efektem fotoelektrycznym, Comptona i efektem tworzenia par.

Dozymetr służy do: pomiaru dawki promieniowania zewnętrznego, pomiaru strumienia cząstek (α,β), emitowanych przez badaną powierzchnię, pomiaru dawki indywidualnej.

Dla ochrony przed promieniowaniem γ (X), które jest o wiele bardziej przenikliwe niż promieniowanie α czy β o tej samej energii, jako osłony stosuje się cegły ołowiane bądź uranowe. Jako osłony przed promieniowaniem β wystarczy stosować płyty aluminiowe lub plexiglasowe. Osłonę przed neutronami zapewniają materiały spowalniające neutrony - takie jak woda czy parafina -i pochłaniające je takie jak np. żelazo kadm.

Organizmy żywe od powstania życia na Ziemi stale były narażone na określone dawki promieniowania jonizującego pochodzenia naturalnego i do takich dawek materia jest przystosowana. Jest to tzw. Naturalne tło promieniotwórcze, wynikające z obecności w atmosferze, hydrosferze i glebie naturalnych pierwiastków promieniotwórczych: 40K, 226Ra, 232Th, 14C, 3H, itp. oraz z promieniowania kosmicznego. W sumie naturalne źródła promieniowania jonizującego kształtują się na poziomie około 100 mrad (miliradów) na rok. Występowanie w niektórych rejonach świata formacji geologicznych bogatszych w pierwiastki promieniotwórcze stwarza środowisko o wyższym poziomie dawek jonizujących (Indie, Brazylia, Kongo, Czechosłowacja).

---