Úloha 7 RADIOAKTIVITA
-
Upload
sybill-mclaughlin -
Category
Documents
-
view
53 -
download
0
description
Transcript of Úloha 7 RADIOAKTIVITA
Úloha 7RADIOAKTIVITA
ZADÁNÍ ÚLOHY
Úkol 1. Radiační pozadíZměřte radiačního pozadí v místnosti.Úkol 2. Ochrana vzdálenostíOvěřte a popište účinnost "ochrany vzdáleností".Úkol 3. Ochrana stíněnímOvěřte a popište účinnost "ochrany stíněním".
1896 – francouzský fyzik H. Becquerel uran vysílá neviditelné záření, které působí na fotografickou desku stejně jako paprsky X (W. C. Röntgen, 1895)
přirozená radioaktivita schopnost některých látek samovolně vysílat záření
(M. Curie-Sklodowská a P. Curie) jednotlivé druhy záření – podle rozdílného chování v elektrickém a magnetickém poli – , a γ
umělá radioaktivita (1933) – I. Curie a F. Joliot-Curie
nestabilní (radioaktivní) atomové jádro po čase změna struktury jádra – emise ionizujícího záření – radioaktivní přeměna
mateřský radionuklid dceřiný nuklid
RADIOAKTIVITA
protonové (atomové) číslo Z – počet protonů v jádře nukleonové (hmotnostní) číslo A – celkový počet nukleonůneutronové číslo N – počet neutronů v jádře N = A–Z
XAZ
Záření alfa ()
proud částic – jader helia – He2+ protonové i neutronové číslo rovno 2 – dva protony a dva neutrony v Mendělejevově periodickém systému
dceřiné jádro o dvě místa vlevo
nejslabší druh jaderného záření, pomalý pohyb, malá pronikavost odstínění i listem papíru
HeXX AZ
AZ
24
24 ´
Záření beta ()
částice kladný nebo záporný náboj rozdíl mezi energií uvolněnou z jádra a kinetickou energií elektronu – tzv. antineutrino záření –– elektrony
protonové číslo dceřiného prvku o jednotku vyšší
záření +– pozitrony – kladně nabité elektrony protonové číslo dceřiného prvku o jednotku nižší
záchyt elektronu z elektronového obalu protonové číslo dceřiného prvku o jednotku nižší (podobně jako β+)
rychlý pohyb, větší pronikavost (materiály s nízkou hustotou nebo
malou tloušťkou) odstínění vrstvou vzduchu (1 m) nebo olova (1 mm)
eXX AZ
AZ
011 ´
eXX AZ
AZ
011 ´
´101 XXe A
ZAZ
Záření gama (γ)
vysoce energetické elektromagnetické záření vznikající při radioaktivních a jiných jaderných a subjaderných dějích záření o energii fotonů nad 10 keV proniká lépe než korpuskulární záření nebo , (nikoli elektromagnetická) často spolu s či zářením při radioaktivním rozpadu jader poškození jako rentgenové záření: popáleniny, rakovina a mutace pronikavost velmi vysoká odstínění silné štíty z kovů velké hustoty (např. olovo) a nebo slitin kovů velké hustoty (čím vyšší hustota a tloušťka, tím větší odstínění
RADIOAKTIVITA
libovolný atom daného nuklidu má stejnou pravděpodobnost, že se v určitém časovém intervalu přemění přeměnová konstanta (s–1) poločas přeměny – doba, během níž se přemění polovina radioaktivních jader (s)
Radioaktivní přeměna se řídí zákony matematické statistiky. Registrujeme-li částice emitované radioaktivním vzorkem, zjistíme, že jejich počet registrovaný v určitém pevném časovém intervalu je při opakovaném měření různý. Počty částic n při každém takovém měření fluktuují kolem určité střední hodnoty.
OCHRANA PŘED ZÁŘENÍM
V praxi ochrana pracovníků před zevním ozářením založena na třech principech:
ochrana časem ochrana vzdáleností ochrana stíněním
Způsoby ochrany často kombinují.
OCHRANA PŘED ZÁŘENÍM
Ochrana časem
radiační zátěž pracovníka je tím menší, čím kratší je doba pobytu v blízkosti zdroje
doba pobytu musí být zkrácena natolik, jak je to z praktického hlediska možné k metodě ochrany časem patří i střídání pracovníků na
místech, kde jsou vystaveni vyšší expozici
Ochrana vzdáleností
fluence záření Φ (efektivní dávka E, resp. ekvivalentní dávka HT) klesá se vzdáleností
(u bodového zdroje v geometrii volného prostoru se čtvercem vzdálenosti – zákon 1/r2)
fluence částic – podíl počtu částic dN, které dopadly v daném bodě prostoru na malou kouli a obsahu jejího příčného řezu dA: jednotkou m–2
při práci co nejdále od zdroje (např. manipulace se zářiči se provádějí pomocí nástrojů s dlouhou rukojetí, pracovník se podle možností co nejméně přibližuje k pacientovi, v jehož těle jsou radioaktivní látky ...)
OCHRANA PŘED ZÁŘENÍM
A
N
d
d
Ochrana stíněním
mezi zdrojem a pracovníkem vrstva vhodného stínícího materiálu, která zeslabuje svazek záření
rentgenové záření vyšších energií a záření γtěžké materiály (betonové stropy a podlahy, barytové omítky, dveře vyložené olovem, olověné kontejnery na přenášení
radioaktivních látek, olověné kryty na injekční stříkačky při intravenózních aplikacích radionuklidů ...)
záření lehké materiály (např. hliník, plexisklo) pro potlačení vzniku sekundárního brzdného záření (dostačující absorpce záření lehčími materiály)
OCHRANA PŘED ZÁŘENÍM
DETEKCE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ
interakce záření s prostředím detekce
transformace energie záření do formy, kterou je příslušný detektor schopný zaznamenat a vyhodnotit
nejčastější klasifikace detektorů ionizujícího záření založena na typu pracovního prostředí detektoru
dvě hlavní skupiny: detektory plynové a pevnolátkové
plyny – elektrické izolátory ionizující záření ionizace plynů vodivé plynová náplň detektoru mezi dvěma elektrodami ionizace proudový impuls velikost výsledného impulsu závisí na počtu vzniklých iontových
párů a napětí mezi elektrodami. podle velikosti napětí mezi elektrodami detektoru (pracovní napětí) jednotlivé typy plynových detektorů lišící zejména citlivostí, energetickou rozlišovací schopností
Typy podle stoupajícího pracovního napětíionizační komory pro měření aktivity radiofarmak proporcionální počítačeGeiger-Müllerovy detektory – v radiační ochraně pro monitorování prostředí nebo jako osobní dozimetry pro okamžité monitorování
PLYNOVÉ DETEKTORY
využití v zobrazovací diagnostické technice (CT, PET, scintigrafie, SPECT)Části: scintilátor, fotonásobič, vyhodnocovací zařízení
PEVNOLÁTKOVÉ DETEKTORY
Scintilační detektory
scintilátor – při průchodu ionizujícího záření excitace atomů, při následné deexcitaci vyzařování viditelného světla ve formě záblesků – scintilace anorganické krystalické scintilátory, např. NaI(Tl)
fotonásobič – přeměna scintilací na elektrické impulzy, registrace a zpracování elektronickým vyhodnocovacím zařízením; z fotokatody po dopadu fotonů v důsledku fotoefektu emitovány elektrony při pohybu od fotokatody přes dynody k anodě urychlovány elektrostatickým polem, počet se zvětšuje vlivem sekundární emise dynod
výsledkem značné zesílení primárního signálu (105–107 ) amplituda (výška impulzů) na výstupu fotonásobiče je úměrná
energii záření absorbované ve scintilátoru dynody – elektrody zapojené přes vmezeřené rezistory v sérii mezi katodou a anodou fotonásobiče tak, že na každé následující (ve směru od katody k anodě) je vyšší –"kladnější" napětí; materiál dynod umožňuje sekundární emisi elektronů
Scintilační detektory
v elektrickém obvodu zařazen polovodičový prvek vodivost modifikována dopadajícím ionizujícím zářením velice citlivé, náročné na provozní podmínky využití v laboratořích pro spektrometrické účely
Polovodičové detektory
krystalická struktura některých látek, např. LiF elektrony v atomových obalech po excitaci přímo
nepřecházejí na původní energetickou úroveň v excitovaném stavu zachyceny v tzv. pastech neumožňujících přímou deexcitaci uvolnění energie až po dodaní další energie z vnějšího prostředí (energie tepelné)
deexcitace provázena detekovatelnou luminiscencí signál úměrný absorbované dávce záření využití např. jako osobní dozimetry
Termoluminiscenčí detektory (TLD)
princip založen na trvalých chemických změnách po ozáření citlivého materiálu (nejčastěji redukce AgBr)
podobně jako u fotografie latentní obraz zviditelnění tzv. vyvoláním ztmavnutí negativu úměrné absorbované dávce záření využití v osobní dozimetrii, filmy využívané v rtg-diagnostice
(skiagrafie)
Filmové detektory
Úkol 1. Radiační pozadíZměřte radiačního pozadí v místnosti.
Úkol 2. Ochrana vzdálenostíOvěřte a popište účinnost "ochrany vzdáleností".
Úkol 3. Ochrana stíněnímOvěřte a popište účinnost "ochrany stíněním".
Školní souprava GamaBeta
zdroje záření γ – 241Am (poločas přeměny 432,7 let) – 90Sr (s poločasem přeměny 29,1 let)
detektor záření (Geiger-Müllerův) s čítačem impulzů absorpční pláty z různých materiálů fixační stativ
radioaktivita – přirozená součást životního prostředí důležité znát aktuální hodnotu radiačního pozadí, aby bylo možné
identifikovat případnou aktivitu dalších zdrojů
Postup práce měření hodnoty pozadí v místnosti bez použití zdroje záření měřit hodnotu radiačního pozadí np100
po dobu 100 s vypočet průměrné hodnoty np10 pro 10 s interval měření hodnotu pozadí použít v dalších měřeních
Úkol 1. Radiační pozadíZměřte radiačního pozadí v místnosti.
Úkol 2. Ochrana vzdálenostíOvěřte a popište účinnost "ochrany vzdáleností".
s rostoucí vzdáleností od zdroje klesá fluence částic není-li použit bodový zdroj a měření probíhá v přítomnosti
rozptylujícího materiálu pokles fluence pomalejší 1/r2 (dáno příspěvkem rozptýleného záření a pozadí k celkovému počtu detekovaných částic
použitý zdroj záření směrový, polohu zářiče v pozicích stativu aretovat kolíkem
Postup práce četnost detekovaných částic záření i γ ve třech různých
vzdálenostech od zdroje: 4 cm, 8 cm a 16 cm pro každou vzdálenost a každý druh záření 10 (po 10 s) výpočet průměru každé desítky hodnot odečtení hodnoty pozadí od průměrné hodnoty pro každou
vzdálenost a každý druh záření porovnání hodnot popis závislosti úbytku počtu detekovaných částic na vzdálenosti
Úkol 3. Ochrana stíněnímOvěřte a popište účinnost "ochrany stíněním".
míra rozptylu a absorpce záření závisí nejen na druhu a energii záření, ale i na vlastnostech prostředí, v němž dochází k interakci
Postup práce měření četnosti detekovaných částic záření i γ v nejbližší
vzdálenosti zdroj-detektor záření (4 cm) mezi detektor a zdroj přitom vkládat absorpční destičky různých
materiálů měření pro 3 různé absorpční materiály
pro každý druh záření 10 vypočet průměru každé desítky hodnot porovnání hodnot navzájem i bez použití absorpční destičky
(Úkol 2) popis a zdůvodnění míry absorpce jednotlivých typů záření
jednotlivými stínícími materiály