Promieniowanie jonizujące. Pochłanianie promieniowania beta

Wstęp teoretyczny

Podział promieniowania:

• PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ NATURALNA – samoistny rozpad pierwiastków promieniotwórczych

• PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ SZTUCZNA – wywołana bombardowaniem jądra neutronami lub protonami

Rodzaje promieniowania jonizującego:

• PROMIENIOWANIE GAMMA - emisja kwantu gamma ze wzbudzonego jądra, przy czym liczba elektronów i protonów pozostaje niezmieniona. Promieniowanie gamma jest falą elektromagnetyczną o bardzo wysokiej energii. Kwanty gamma nie posiadają masy ani ładunku. Promieniowanie to nie emituje się samo z siebie, tylko wtedy gdy alfa i beta jest rozkładane. Ma bardzo duża przenikliwość jednak jest mniej szkodliwe niż promieniowanie beta czy alfa.

• PROMIENIOWANIE BETA - emisja elektronu, pozytonu lub wychwyt elektronu. Z jądra radioaktywnego atomu następuję emisja elektronu lub pozytonu z jednoczesna emisja cząsteczki zwanej neutrinem. To promieniowanie jest bardziej przenikliwe niż gamma i bardziej szkodliwe oraz jest mniej jonizujące niż promieniowanie alfa.

• PROMIENIOWANIE ALFA - emisja cząsteczki alfa, czyli emisja strumienia jąder atomów Helu. Tlen rodzaj promieniowania towarzyszy przemianom jąder ciężkich takich jak: U, Th, Ra. Jest najbardziej szkodliwym promieniowaniem ale cechuje się małą przenikalnością.

• PROMIENIOWANIE NEUTRONOWE - uwolnienie energii z atomów w formie neutralnych elektrycznie cząstek. Neutrony mogą być emitowane podczas reakcji rozszczepienia jąder atomowych i w procesie rozpadu niektórych radionuklidów.

• PROMIENIOWANIE RENTGENOWSKIE X – fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości, powstają na skutek gwałtownego oddawania energii kinetycznej przez silnie rozpędzone elektrony.

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią:

• oddaje swoją energię wywołując podział atomów ośrodka na pary jonów, oraz wytworzenie ciepła,

• wywołuje zmiany w warstwie elektronowej w procesie jonizacji czy wzbudzenia, oraz zmiany podobne do wywołanych przez działanie mechaniczne, cieplne, elektryczne,

• zniszczenie komórki powodujące uniemożliwienie pełnienia jej funkcji,

• utrata zdolności komórki do odbudowy,

• uszkodzenia DNA.

Opracowanie wyników

ALUMINIUM

d (mm)	I	Io^'	ΔI	InΔI
0,5	774	13	761	6,6
1	355	13	342	5,8
1,5	171	13	158	5,1
2	74	13	61	4,1

Wykres ΔI = f ( d ) [mm]

Wykres InΔ = f ( d ) [mm]

PLEXI

d (mm)	I	Io^'	ΔI	InΔI
1	1010	13	997	6,9
2	516	13	502	6,2
3	311	13	298	5,7
4	134	13	121	4,8

Wykres ΔI = f ( d ) [mm]

Wykres InΔ = f ( d ) [mm]

PAPIER KSERO

d (mm)	I	I0^'	ΔI	InΔI
0,4	1457	13	1444	7,3
0,6	1279	13	1266	7,1
0,8	1172	13	1159	7,1
1,0	1052	13	1039	6,9
1,2	964	13	951	6,9

Wykres ΔI = f ( d ) [mm]

Wykres InΔ = f ( d ) [mm]

Liniowy współczynnik osłabiania promieniowania μ.

• Aluminium: μ = 1,6687

• Plexi: µ = 0,685

• Papier ksero: μ = 0,5165

Graficznie wyznaczona grubość warstwy półchłonnej d_1/2.

• Aluminium: d_1/2 = 0,35

• Plexi: d_1/2 = 1,2

• Papier ksero: d_1/2 = 1,25

Grubość warstwy półchłonnej d_1/2 wyznaczona obliczeniowo.

$$\mu = \ \frac{In2}{d_{1/2}}$$

$$d_{1/2} = \ \frac{In2}{\mu}$$

• Aluminium: d_1/2 = 0,43

• Plexi: d_1/2 =1,0118

• Papier ksero: d_1/2 = 1,0618

Wyznaczony masowy współczynnik osłabienia promieniowania μ_m.

$$\mu_{m} = \ \frac{\mu}{\rho}$$

• Aluminium: ρ = 2,70 [ g/ cm³ ] =>  μ _m= 0,595

• Plexi: ρ = 1,2 [ g/ cm³ ] => μ _m= 0,571

• Papier ksero: ρ = 0,8 [ g/ cm³ ] =>  μ _m= 0,816

Praktyczny zasięg promieniowania y = 0

0 = - μ * d + InΔI₀

• Aluminium: 0 = -1,6687d + 7,4966 => d = 4,492

• Plexi: 0 = -0,685d + 7,6172 => d = 11,12

• Papier ksero: 0 = -0,5165d + 7,4687 => d = 14,46

Wyznaczenie nieznanej grubości papieru na podstawie równania prostej.

I = 846 I₀’ = 13

ΔI = 846 – 13 = 833

ΔI₀ = 1815 – 13 = 1802

InΔI = - μ * d + InΔI₀

6,725 = - 0,5165d + 7,4687

d = 1,44

Wykres zależności liniowego współczynnika osłabienia promieniowania od gęstości materiału absorbującego μ = f ( ρ ).