78
Prawo rozpadu promieniotwórczego mówi, jak liczba jąder danego pierwiastka promieniotwórczego, które jeszcze nie uległy rozpadowi, zależy od czasu. Tysiąc czerwonych kółeczek to tysiąc jąder atomowych pierwiastka, którego czas połowicznego rozpadu wynosi 20 s. Wykres przedstawia zależność od czasu części jąder, które się jeszcze nie rozpadły (N/N0) zgodnie z prawem:
N = N0 · 2-t/T |
Rozpad promieniotwórczy, zjawisko spontanicznej przemiany jądra atomowego danego izotopu w inne jądro. Podstawową własnością rozpadu promieniotwórczego jest brak wpływu fizykochemicznych czynników zewnętrznych na proces. Rozpad promieniotwórczy zachodzi zgodnie z kinetyką I rzędu.
Ze względu na rodzaj przemiany zachodzącej w jądrze i towarzyszące mu zjawiska wyróżnia się: rozpad alfa, rozpady beta (beta plus lub beta minus), wychwyt elektronu, rozszczepienie jądra atomowego i inne, np. rozpad protonowy, hipotetyczny rozpad podwójny beta itp.
Ogólne zasady rozpadu promieniotwórczego odnoszą się również do przejść izomerycznych (izomeria jądrowa) zachodzących bez przekształcenia się jądra w jądro innego izotopu. Niezależnie od rodzaju procesu fizycznego prowadzącego do rozpadu promieniotwórczego zjawisko podlega prawu rozpadu promieniotwórczego, oraz regule przesunięć Soddy'ego i Fajansa.
Naturalne rozpady promieniotwórcze są obserwowane m.in. w szeregach promieniotwórczych.
Licznik Geigera-MulleraSkłada się z metalowego cylindra spełniającego rolę katody oraz cienkiego drutu rozciągniętego wzdłuż osi cylindra, który spełnia rolę anody. Przestrzeń między elektrodami wypełniona jest gazem (najczęściej argonem) pod zmniejszonym ciśnieniem. Znajduje się tam również pewna domieszka par alkoholu. Ciśnienie jest tak dobrane, by droga swobodna elektronów była mała w stosunku do wymiarów licznika. Przebiegające przez obszar licznika promienie a,b,g lub neutrony jonizują na swej drodze cząsteczki gazu. Jony przyspieszane polem elektrycznym rozpędzają się i zderzając się z atomami obojętnymi, jonizują je, następuje jonizacja lawinowa i w obwodzie płynie prąd. Prąd ten maleje bardzo szybko, ponieważ w czasie jego przepływu gwałtownie spada napięcie na oporniku R. Tym samym spada natężenie pola wewnątrz licznika, na wskutek czego przerwany zostaje proces jonizacji lawinowej. Po przerwaniu procesu jonizacji potencjał szybko wzrasta i licznik jest gotowy do zarejestrowania następnego impulsu. Impuls prądowy powstały po przejściu promienia przez licznik jest trudny do zarejestrowania. Znacznie łatwiej można zarejestrować spadek napięcia na licznik. Powstaje wtedy sygnał, który po wzmocnieniu rejestrujemy jako trzask w słuchawkach, lub który może pobudzić numerator rejestrujący liczbę impulsów. Najczęściej rolę numeratora spełnia przelicznik elektroniczny, który wprost wskazuje nam liczbę impulsów. Promieniowanie jest bardzo silnie absorbowane w metalowych ściankach licznika. Z tego powodu ścianki liczników wykonane są z bardzo cienkiej folii, a do zliczania cząstek elementarnych a,b i neutronów stosujemy liczniki z okienkami przesłoniętymi cienką warstwą miki. Prawidłowość pracy licznika zależy od wartości przyłożonego napięcia; przy zbyt niskim napięciu nie rozwija się jonizacja lawinowa i licznik nie działa. W miarę wzrostu napięcia licznik zaczyna rejestrować cząstki tworzące największą liczbę jonów, czyli te o dużej energii. Poczynając od pewnego napięcia progowego, licznik zaczyna zliczać praktycznie wszystkie padające nań cząstki. Jego charakterystyka przebiega niemal równolegle do osi odciętych (napięcia). Jest to obszar prawidłowej pracy licznika zwany plateau. Nachylenie tego odcinka charakterystyki jest bardzo małe. Po przekroczeniu pewnego napięcia granicznego liczba rejestrowanych impulsów wzrasta bardzo szybko, lecz są to impulsy zdublowane lub nawet uwielokrotnione. Każda z cząsteczek wywołuje kilka impulsów. W tym zakresie napięć licznik pracować nie może.
Promieniowanie o tym samym natężeniu może charakteryzować się różnymi wartościami zawartej w nim energii. Wprowadzono więc dawkę pochłoniętą dowolnego promieniowania wyrażoną w grejach (Gy), 1 Gy = 1 J/kg masy (pochłonięcie przez 1 kg energii 1 J). Dawniej jednostką był 1 rad. Przeliczenie starej i nowej jednostki: 100 radów = 1 Gy.