Kamil Dobrzyń

Biotechnologia I Gr. 1 para 3

Ćw.: Wyznaczanie współczynnika promieniowania
dla różnych materiałów.

Promieniowaniem jonizującym nazywamy promieniowanie, które jest w stanie spowodować jonizację ośrodka, przez który ono przechodzi.

Jonizacja to odrywanie elektronów od obojętnych atomów, na skutek, czego powstają dodatnie jony i ujemnie naładowane elektrony.

Do promieniowania jonizującego zalicza się promieniowanie od dostatecznie dużej energii. Z promieniowania elektromagnetycznego jest to promieniowanie X i
, natomiast z promieniowania korpuskularnego cząstki α, β i neutrony.

Źródłem promieniowania jonizującego mogą być:

• substancje radioaktywne

• urządzenia np. aparaty rentgenowskie

Promieniowanie dzielimy na naturalne i sztuczne, czyli generowane przez człowieka.

Do źródeł naturalnych zaliczamy:

-promieniowanie kosmiczne

-substancje promieniotwórcze pochodzące ze skorupy ziemskiej, np. uran, tor, rad

-subst. Promieniotwórcze zawarte w organizmach żywych, głównie potas- 40

Źródła sztuczne:

-odpady promieniotwórcze

-opad promieniotwórczy

-źródła stosowane w przemyśle, nauce i energetyce

Atomy pierwiastków można podzielić na dwa typy: atomy o jądrach stałych i atomy o jądrach aktywnych (ciężkich- A>210), nietrwałych ulegających przemianom z wydzieleniem promieniowania.

Rodzaje przemian jądrowych:

α- przemiana sprowadza się do emisji z jądra dodatnio naładowanej cząsteczki o strukturze jądra helu. Emisja cząsteczki α powoduje zmniejszenie liczby atomowej o 2 i masowej o 4, powodując powstanie nowego pierwiastka. Nowy pierwiastek przesunięty o 2 miejsca w lewo w układzie okresowym pierwiastków znajduje się w stanie wzbudzonym. Do stanu podstawowego sprowadza się poprze emisję promieniowania elektromagnetycznego

Długość fali
waha się od 5*10^-13 do 4*10^-11.

W zależności czy jądro ma nadmiar protonów czy neutronów dochodzi w jądrze do przemian jednych w drugie, czemu towarzyszy promieniowanie β^- lub β⁺:

Proton przechodzi w neutron z równoczesną emisją pozytonu e⁺ zwanego cząsteczką β⁺; natomiast:

Neutron przechodzi w proton z równoczesną emisją elektronu zwanego cząsteczką β^-.

W przemianach tych powstają również cząsteczki zwane neutrino i antyneutrino.

W wyniku przemian beta liczba masowa jądra nie ulega zmianie, a liczba masowa wzrasta o jeden (beta -) lub maleje o jeden (beta+).

Wszystkie rozpady pierwiastków o A>200 kończą się na trwałym pierwiastku ołowiu lub bizmutu.

Rozpad promieniotwórczy:

Rozpad jest zjawiskiem przypadkowym, tzn. nie można określić momentu rozpadu, ani które konkretnie jądro ulegnie rozpadowi, można za to określić prawdopodobieństwo rozpadu jądra w danym czasie.

Promieniotwórczy rozpad podlega wykładniczemu prawu:

; gdzie:

N- liczba jąder, które jeszcze nie uległy rozpadowi

N₀- początkowa liczba jąder w chwili t=0

- stała rozpadu

Promieniotwórczość nie zależy od warunków zewnętrznych, dla tego
wielkością stałą dla każdego promieniotwórczego izotopu. Wielkość
jest miarą prawdopodobieństwa rozpadu pojedynczego jądra w jednostce czasu. Dla różnych jąder przyjmuje ona wartość od 10^-17 do 10⁶ s^-1

Czasem połowicznego rozpadu nazywamy czas, w jakim połowa początkowej liczby jąder ulega rozpadowi:

Aktywnością nazywamy liczbę rozpadów w jednostce czasu dla pewnej ilości substancji:

Warstwa połowujaca- warstwa absorbentu powodująca osłabienie o połowę padającego nań promieniowania:

Natężenie promieniowania oddziaływującego z materią ulega osłabieniu:

; gdzie:

-liniowy współczynnik pochłaniania (względne zmniejszenie natężenia promieniowania przez warstwę absorbentu o jednostkowej grubości)[m^-1]

x- grubość warstwy absorbentu

;

; gdzie

n- ilość zliczeń błysków fotopowielacza w zestawie do pomiaru promieniowania.

x_e- grubość warstwy absorbentu, przy której natężenie wiązki pierwotnej spada e-krotnie.

Liniowy współczynnik pochłaniania w materiałach o niedużej liczbie atomowej jest w przybliżeniu proporcjonalny do gęstości absorbentu. Bardziej uniwersalne znaczenie ma tzw. masowy współczynnik pochłaniania:

Jego wartość liczbowa umożliwia porównywanie ze sobą różnych substancji pod względem zdolności pochłaniania promieniowania. Współczynnik ten zależy od liczby atomowej materiału absorbentu i długości fali promieniowania.

Biologiczne skutki promieniowania są spowodowane jonizacją atomów budujących komórki. Powstają wówczas bardzo aktywne chemiczne rodniki, jony lub zjonizowane grupy atomów, które istotnie wpływają na procesy życiowe komórek. Pewne składniki komórek zostają zniszczone lub trwale uszkodzone, a powstające produkty toksyczne.

Pomiar:

Absorpcja gęstość	X (m)	N	Ln(n0/n)		Xe (m)		D (m)	[1/m]		[m^2/kg]
		0

---