Przemysław Ciechanowski

OiZ, ZiM, mgr-inż.

Prawo zaniku i pochłaniania promieni gamma W-7

Promieniowanie radioaktywne:

Niektóre pierwiastki o dużej liczbie porządkowej Z samorzutnie wysyłają niewidzialne promieniowanie. Pierwiastki te noszą nazwę promieniotwórczych. Ich promieniowanie składa się z trzech rodzajów promieni:

Promienie α są strumieniem jąder helu, czyli atomów dwukrotnie zjonizowanych. Cząstki te mają prędkość rzędu 14000-20000 km/s i energię rzędu kilku MeV (4-10,5 MeV).

Promienie β są elektronami poruszającymi się z prędkościami bliskimi prędkości światła.

Promienie γ są przenikliwym promieniowaniem elektromagnetycznym, którego długości fal w próżni leżą w zakresie od 0,4 do 0,005 Ᾰ ( 1 Ᾰ = 10‾¹⁰ m).

Zanik promieniowania gamma:

Kwanty promieniowania gamma:

Czas połowicznego zaniku:

To czas, w ciągu którego liczba nietrwałych jąder atomowych pierwiastka (promieniotwórczego), a zatem i aktywność promieniotwórcza, zmniejsza się o połowę. Jest to wielkość wynikająca z prawa rozpadu naturalnego. Czas połowicznego zaniku charakteryzuje dany izotop promieniotwórczy niezależnie od czynników zewnętrznych (np. temperatura, ciśnienie, postać chemiczna, stan skupienia itp.). Czas połowicznego zaniku jest pojęciem wykorzystywanym dla każdego rodzaju rozpadu promieniotwórczego.

Współczynnik absorpcji:

Efekt Comptona:

Zjawisko to zostało zaobserwowane po raz pierwszy w 1923 roku jego wyjaśnienie podali niezależnie A. Compton i P.J.W. Debye. W tym przypadku fotony oddziałują ze swobodnymi elektronami, to znaczy takimi, których energia wiązania jest dużo mniejsza od energii kwantów gamma. W przypadku tym nie dochodzi do pochłonięcia fotonu, ale do zmiany jego energii i pędu.

gdzie: E'g - energia rozproszonego fotonu, Eg- energia padającego fotonu,

q- kąt rozproszenia fotonu,

a - energia padającego fotonu wyrażona w energii odpowiadającej masie elektronu: a=Eg/m0c2,

m0 - masa elektronu, c- prędkość światła.

Efekt fotoelektryczny:

Foton promieniowania gamma wybija jeden z elektronów z wewnętrznych, powłok atomowych. Puste miejsce po wybitym elektronie (tzw. dziura) jest prawie natychmiast zastępowane przez jeden z elektronów z wyższych powłok elektronowych, co powoduje emisję promieniowania X. Zjawisko fotoelektryczne na ogromne znaczenie w przypadku oddziaływania gamma o niskiej energii.

W tym przypadku foton oddziałując z materią przekazuje całą swoją energię elektronowi. Energia kinetyczna foto-elektronu jest równa energii padającego fotonu gamma pomniejszoną o energię wiązania elektronu z atomem.

Sposoby pobudzania metali do emisji elektronów:

Bombardowanie metali jonami gazu, aby otrzymać strumień elektronów

Termoemisja - zjawisko emitowania elektronów pod wpływem energii termicznej poprzez rozżarzoną katodę

Fotoemisja (fotoefekt) - emisja elektronów z powierzchni metalu pod wpływem promieniowania

Prawo zachowania krętu:

Przejścia zabronione:

Droga połowicznego zaniku:

---