background image

 

 

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)

background image

 

 

(kwanty )

Elektron związany

związany

 (atom, molekuła, 

kryształ),

foton

 przestaje istnieć.

background image

 

 

(kwanty )

Elektron swobodny

swobodny

 (energia wiązania 

<< hν),

foton

 nadal istnieje ale o mniejszej 

energii.

background image

 

 

(kwanty )

Naładowana cząstka (elektron, jądro 

atomowe),

foton

 przestaje istnieć.

background image

 

 

Zjawisko Mössbauera

 

 

- bezodrzutowa emisja i absorpcja jądrowa 

kwantów  

Jądro atomu (jonu) związanego

związanego

 w sieci 

krystalicznej,

foton

 przestaje istnieć.

(kwanty 

)

background image

 

 

background image

 

 

Detekcja 

promieniowa

nia 

jądrowego

background image

 

 

Komora mgłowa Wilsona

 
 

a) ekspansyjna

                         

background image

 

 

Komora pęcherzykowa

 

                         

background image

 

 

Wielka Europejska Komora Pęcherzykowa 

background image

 

 

Obszary pracy licznika 

jonizacyjnego:

 

1 – rekombinacji,

2 – komory jonizacyjnej,

3 – proporcjonalności,

4 – ograniczonej 

proporcjonalności,

5 – Geigera – Müllera,

6 – wyładowań.

Licznik jonizacyjny

 

background image

 

 

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.

background image

 

 

Charakterystyka licznika Geigera – 

Müllera

background image

 

 

Licznik scyntylacyjny

 

background image

 

 

Licznik scyntylacyjny

 

background image

 

 

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.

background image

 

 

Licznik Czerenkowa

1 – blok z lucytu, n = 

1,5;

2 – zwierciadła;

3 – fotokatody.

cos = c/(nv)

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

Reakcje jądrowe

 

Reakcja jądrowa 

– proces wynikający z oddziaływania 

miedzy dwoma cząstkami, obiektami 

mikroświata, 

z których jeden jest jądrem atomowym.

background image

 

 

Tarcza - zwykle zespół jąder 

atomowych.

Pocisk - cząstka inicjująca reakcję 

jądrową.

Reakcja jądrowa zachodzi 

zazwyczaj 

w wyniku ostrzeliwania tarczy 

pociskami.

background image

 

 

Kanały wyjściowe

- stany końcowe

a + A       

a + A

a + A

*

b + B

C

+ C

2

 + ... 

+ C

n

Kanał wejściowy 

- stan początkowy

(pocisk a i tarcza A)

A(a,b)B

Zapis dla reakcji 

dwuciałowej

   

background image

 

 

background image

 

 

Podział reakcji jądrowych ze względu na rodzaj 

pocisku.

Reakcje jądrowe inicjowane 

przez:

a) neutrony

b) cząstki 
naładowane

c) fotony 
(fotoreakcje)

  

background image

 

 

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

   

background image

 

 

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

background image

 

 

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

 

background image

 

 

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

background image

 

 

background image

 

 

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

background image

 

 

Energia progowa pocisku dla reakcji 

endoenergetycznej.

A

A

a

k

i

i

pr

M

M

m

m

Q

T

2

1

 

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

Odkrycie 

Odkrycie 

protonu

protonu

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

background image

 

 

Dziękuję za 

uwagę


Document Outline