Strahlendosimetrie Archives - Seite 15 von 56

Was ist der Querschnitt der Compton-Effekt – Definition

Juli 11, 2020Januar 2, 2020 von Nick Connor

Die Winkelverteilung (Querschnitte) von Photonen, die von einem einzelnen freien Elektron gestreut werden, wird durch die Klein-Nishina-Formel beschrieben. Querschnitt der Compton-Effekt

Compton-Effekt

Compton-Effekt – Querschnitte

Die Wahrscheinlichkeit der Compton-Effekt pro Wechselwirkung mit einem Atom steigt linear mit der Ordnungszahl Z an, da sie von der Anzahl der Elektronen abhängt, die für die Streuung im Zielatom zur Verfügung stehen. Die Winkelverteilung von Photonen, die von einem einzelnen freien Elektron gestreut werden, wird durch die Klein-Nishina-Formel beschrieben :

Die Winkelverteilung von Photonen, die von einem einzelnen freien Elektron gestreut werden, wird durch die Klein-Nishina-Formel beschrieben

wobei ε = E ₀ / m _e c ² und r ₀ der „klassische Radius des Elektrons“ ist, der ungefähr 2,8 × 10 ^–13 cm entspricht. Die Formel gibt die Wahrscheinlichkeit der Streuung eines Photons in das Raumwinkelelement dΩ = 2π sin Θ dΘ an, wenn die einfallende Energie E _{0 ist} .

Die Wellenlängenänderung bei einer solchen Streuung hängt nur vom Streuwinkel für ein gegebenes Zielteilchen ab.
Quelle: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/

Querschnitt der Compton-Effekt von Photonen durch Atomelektronen.Energien eines Photons bei 500 keV und eines Elektrons nach Compton-Effekt

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Was ist die Compton – Formel – Definition?

Juli 11, 2020Januar 2, 2020 von Nick Connor

Compton-Effekt

Compton Scattering Formula

Die Compton-Formel wurde 1923 in der Physical Review veröffentlicht. Compton erklärte, dass die Verschiebung der Röntgenstrahlung durch einen teilchenartigen Impuls von Photonen verursacht wird. Die Compton-Effektsformel ist die mathematische Beziehung zwischen der Wellenlängenverschiebung und dem Streuungswinkel der Röntgenstrahlen. Bei der Compton-Effekt kollidiert das Photon der Frequenz f mit einem ruhenden Elektron. Bei der Kollision prallt das Photon vom Elektron ab und gibt einen Teil seiner Anfangsenergie ab (gegeben durch die Planck-Formel E = hf). Während das Elektron an Dynamik gewinnt (Masse x Geschwindigkeit), kann das Photon seine Geschwindigkeit nicht senken . Infolge des Impulserhaltungsgesetzes muss das Photon seinen Impuls verringern, der gegeben ist durch:Die Abnahme des Photonenimpulses muss also in eine Abnahme der Frequenz (Zunahme der Wellenlänge Δλ = λ ‚- λ ) übersetzt werden. Die Verschiebung der Wellenlänge nahm mit dem Streuwinkel gemäß der Compton-Formel zu :wobei λ die Ausgangswellenlänge des Photons λ‘ die Wellenlänge nach der Streuung, h die Plancksche Konstante = 6,626 x 10 ^-34 Js m _e die Elektronenmasse (0,511 MeV) ist , c ist die Lichtgeschwindigkeit Θ der Streuwinkel Die minimale Änderung der Wellenlänge ( λ ′ – λ ) für das Photon tritt auf, wenn Θ = 0 ° (cos (Θ) = 1) und mindestens Null ist. Die maximale Änderung der Wellenlänge ( λ ′ – λ) für das Photon tritt auf, wenn Θ = 180 ° (cos (Θ) = – 1). In diesem Fall überträgt das Photon so viel Impuls wie möglich auf das Elektron. Die maximale Wellenlängenänderung kann aus der Compton-Formel abgeleitet werden:Die Größe h / m _e c ist als Compton-Wellenlänge des Elektrons bekannt und beträgt 2,43 × 10 ^–12 m .

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Was ist der Compton-Effekt – Definition

Juli 6, 2021Januar 2, 2020 von Nick Connor

Der Compton-Effekt ist die unelastische oder nichtklassische Streuung eines Photons durch ein geladenes Teilchen, üblicherweise ein Elektron.

Compton-Effekt

Hauptmerkmale der Compton-Effekt

Bei mittleren Energien dominiert die Compton-Effekt.
Es ist die Streuung von Photonen durch Atomelektronen
Photonen erfahren eine Wellenlängenverschiebung, die als Compton-Verschiebung bezeichnet wird.
Die auf das Rückstoßelektronen übertragene Energie kann von Null bis zu einem großen Bruchteil der einfallenden Gammastrahlenenergie variieren

Definition von Compton-Effekt

Compton – Effekt ist die unelastische oder nicht – klassische Streuung eines Photons (die eine Röntgen- oder Gammastrahlen kann Photon ) durch ein geladenes Teilchen, in der Regel eines Elektron. Bei der Compton-Effekt wird das einfallende Gammastrahlenphoton gegenüber seiner ursprünglichen Richtung um einen Winkel Θ abgelenkt. Diese Ablenkung führt zu einer Abnahme der Energie (Abnahme der Photonenfrequenz) des Photons und wird als Compton-Effekt bezeichnet . Das Photon überträgt einen Teil seiner Energie auf das Rückstoßelektronen . Die auf das Rückstoßelektronen übertragene Energie kann von Null bis zu einem großen Bruchteil der einfallenden Gammastrahlenenergie variieren, da alle Streuwinkel möglich sind. Der Compton-Effekt wurde 1923 von AHCompton beobachtetan der Washington University in St. Louis. Compton erhielt 1927 den Nobelpreis für Physik für dieses neue Verständnis der Teilchenbeschaffenheit von Photonen.

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Was ist der Querschnitt des photoelektrischen Effekts – Definition

Juli 11, 2020Januar 2, 2020 von Nick Connor

Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie dominiert der photoelektrische Effekt. Die Querschnittskurve weist scharfe Diskontinuitäten auf. Querschnitt des photoelektrischen Effekts

Photoelektrischer Effekt

Querschnitte des photoelektrischen Effekts

Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie dominiert der photoelektrische Effekt . Der Mechanismus wird auch für Materialien mit hoher Ordnungszahl Z verbessert. Es ist nicht einfach, einen analytischen Ausdruck für die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption von Gammastrahlen pro Atom über alle Bereiche von Gammastrahlenenergien abzuleiten. Die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption pro Masseneinheit ist ungefähr proportional zu:

τ _{(photoelektrisch)} = Konstante x Z ^N / E ^3.5

wobei Z die Ordnungszahl ist, variiert der Exponent n zwischen 4 und 5. E ist die Energie des einfallenden Photons. Die Proportionalität zu höheren Leistungen der Ordnungszahl Z ist der Hauptgrund für die Verwendung von Materialien mit hohem Z wie Blei oder abgereichertem Uran in Gammastrahlenschildern. Obwohl die Wahrscheinlichkeit der photoelektrischen Absorption von Gammaphotonen im Allgemeinen mit zunehmendem Photon abnimmt Energie gibt es scharfe Diskontinuitäten in der Querschnittskurve. Diese werden als „Absoptionskanten“ bezeichnet.und sie entsprechen den Bindungsenergien von Elektronen aus den gebundenen Schalen des Atoms. Für Photonen mit einer Energie knapp über dem Rand reicht die Photonenenergie gerade aus, um die photoelektrische Wechselwirkung mit Elektronen aus der gebundenen Schale, beispielsweise der K-Schale, einzugehen. Die Wahrscheinlichkeit einer solchen Wechselwirkung ist knapp über dieser Kante viel größer als die von Energiephotonen etwas unterhalb dieser Kante. Für Gammaphotonen unterhalb dieser Kante ist die Wechselwirkung mit Elektronen aus der K-Schale energetisch unmöglich und daher sinkt die Wahrscheinlichkeit abrupt. Diese Kanten treten auch bei Bindungsenergien von Elektronen aus anderen Schalen (L, M, N… ..) auf.

Querschnitt des photoelektrischen Effekts.

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Was ist die Definition des photoelektrischen Effekts – Definition

Juli 11, 2020Januar 2, 2020 von Nick Connor

Definition des photoelektrischen Effekts. Beim photoelektrischen Effekt unterliegt ein Photon einer Wechselwirkung mit einem in einem Atom gebundenen Elektron. Strahlendosimetrie

Photoelektrischer Effekt

Der photoelektrische Effekt dominiert bei niedrigen Energien von Gammastrahlen .
Der photoelektrische Effekt führt zur Emission von Photoelektronen aus Materie, wenn Licht ( Photonen ) auf sie scheint.
Die maximale Energie, die ein Elektron in einer Wechselwirkung empfangen kann, ist hν .
Elektronen werden durch den photoelektrischen Effekt nur dann emittiert, wenn das Photon eine Schwellenenergie erreicht oder überschreitet .
Ein freies Elektron (z. B. aus einer Atomwolke) kann nicht die gesamte Energie des einfallenden Photons absorbieren. Dies ist ein Ergebnis der Notwendigkeit, sowohl Impuls als auch Energie zu sparen.
Der Querschnitt für die Emission von n = 1 (K-Schale) Photoelektronen ist höher als der von n = 2 (L-Schale) Photoelektronen. Dies ist ein Ergebnis der Notwendigkeit, Schwung und Energie zu sparen.

Definition des photoelektrischen Effekts

Beim photoelektrischen Effekt unterliegt ein Photon einer Wechselwirkung mit einem Elektron, das in einem Atom gebunden ist. Bei dieser Wechselwirkung verschwindet das einfallende Photon vollständig und ein energetisches Photoelektron wird vom Atom aus einer seiner gebundenen Schalen ausgestoßen . Die kinetische Energie des ausgestoßenen Photoelektron (E _e ) ist gleich der einfallenden Photonenenergie (hν) abzüglich der Bindungsenergie des Photoelektron in seiner ursprünglichen Hülle (E _b ).

E _e = hν-E _b

Daher werden Photoelektronen nur dann durch den photoelektrischen Effekt emittiert, wenn das Photon eine Schwellenenergie – die Bindungsenergie des Elektrons – die Austrittsarbeit des Materials erreicht oder überschreitet . Bei Gammastrahlen mit Energien von mehr als Hunderten keV trägt das Photoelektron den größten Teil der einfallenden Photonenenergie ab – hν. Nach einer photoelektrischen Wechselwirkung entsteht ein ionisiertes Absorberatom mit einer Lücke in einer seiner gebundenen Schalen. Diese Lücke wird schnell durch ein Elektron aus einer Hülle mit geringerer Bindungsenergie (andere Schalen) oder durch Einfangen eines freien Elektrons aus dem Material gefüllt. Die Umlagerung von Elektronen aus anderen Schalen schafft eine weitere Lücke, die wiederum von einem Elektron aus einer noch niedrigeren Bindungsenergieschale gefüllt wird. Daher kann auch eine Kaskade charakteristischerer Röntgenstrahlen erzeugt werden. Die Wahrscheinlichkeit einer charakteristischen Röntgenemission nimmt mit abnehmender Ordnungszahl des Absorbers ab. Manchmal tritt die Emission eines Auger-Elektrons auf.

Photoelektrischer Effekt mit Photonen aus dem sichtbaren Spektrum auf Kaliumplatte - Schwellenenergie - 2eV — Photoelektrischer Effekt mit Photonen aus dem sichtbaren Spektrum auf Kaliumplatte – Schwellenenergie – 2eV

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Was ist Albert Einstein und der photoelektrische Effekt – Definition

Juli 11, 2020Januar 2, 2020 von Nick Connor

In dem Aufsatz über den photoelektrischen Effekt löste Albert Einstein das Paradoxon, indem er Licht als aus diskreten Quanten zusammengesetzt beschrieb. Albert Einstein und Photoelektrischer Effekt. Strahlendosimetrie

Entdeckung des photoelektrischen Effekts

Das Phänomen, dass eine Oberfläche (typischerweise Alkalimetalle) bei Exposition gegenüber elektromagnetischer Strahlung (sichtbares Licht) Elektronen emittiert, wurde 1887 von Hertz und Hallwachs bei Experimenten mit einem Funkenstreckengenerator entdeckt. Hertz fand heraus, dass die Empfindlichkeit seiner Funkenstreckenvorrichtung durch Belichtung mit sichtbarem oder ultraviolettem Licht erhöht werden kann und dass Licht offensichtlich einen elektrischen Effekt hat. Er verfolgte diesen Effekt nicht weiter. Kurz nach Hertz ‚Entdeckung im Jahr 1899 zeigte der englische Physiker JJThomson , dass UV-Licht, das auf die Metalloberfläche fällt, die Emission von Elektronen von der Oberfläche auslöst. Der ungarische Physiker Philipp Lenard führte 1902 die ersten quantitativen Messungen des photoelektrischen Effekts durch. Er beobachtete, dass die Energie einzelner emittierter Elektronen mit der Frequenz des Lichts (die mit der Farbe zusammenhängt) zunahm.

Dies ist zwar interessant, aber durch die klassische Theorie der elektromagnetischen Strahlung, die die Existenz eines stationären Mediums (des leuchtenden Äthers) voraussetzte, durch das sich Licht ausbreitete , kaum zu erklären . Nachfolgende Untersuchungen des photoelektrischen Effekts führten dazu, dass diese Untersuchungen nicht mit der klassischen Theorie der elektromagnetischen Strahlung übereinstimmten. 1905 veröffentlichte Albert Einstein vier bahnbrechende Arbeiten zum photoelektrischen Effekt , zur Brownschen Bewegung , zur speziellen Relativitätstheorie und zur Äquivalenz von Masse und Masse Energie. Diese Artikel wurden in der Zeitschrift Annalen der Physik veröffentlichtund trug maßgeblich zur Gründung der modernen Physik bei. In der Arbeit über den photoelektrischen Effekt ( „Aus heuristischer Sicht auf die Erzeugung und Transformation von Licht“ ) löste er das Paradoxon, indem er Licht als aus diskreten Quanten zusammengesetzt und nicht aus kontinuierlichen Wellen beschrieb. Diese Theorie wurde aufgebaut zur Max-Planck-Schwarzkörper-Strahlungstheorie, die davon ausgeht, dass Lichtenergie nur in diskreten Mengen, sogenannten Quanten , absorbiert oder emittiert werden kann . Die Energie des Photons in jedem Lichtquantum ist gleich seiner Frequenz (ν) multipliziert mit einer Konstanten, die als Plancksche Konstante (h) bekannt ist , oder alternativ unter Verwendung der Wellenlänge (λ) und der Lichtgeschwindigkeit (c) :

E = hc / λ = hν

Jedes Photon oberhalb einer Schwellenfrequenz (spezifisch für jedes Material) hat die benötigte Energie, um ein einzelnes Elektron auszustoßen, wodurch der beobachtete Effekt erzeugt wird. Einsteins Theorie sagt voraus, dass die maximale kinetische Energie des emittierten Elektrons nur von der Frequenz des einfallenden Lichts und nicht von seiner Intensität abhängt . Wenn doppelt so viel Licht (hohe Intensität) scheint, werden doppelt so viele Photonen und mehr Elektronen freigesetzt, aber die maximale kinetische Energie dieser einzelnen Elektronen bleibt gleich. Experimente mit dem photoelektrischen Effekt wurden 1915 von Robert Millikan ausgiebig durchgeführt. Robert Millikan zeigte, dass Einsteins Vorhersage korrekt war. Diese Entdeckung trug zur Quantenrevolution in der Physik bei und brachte Einstein 1921 den Nobelpreis für Physik ein.

der leuchtende Äther — Der leuchtende Äther. Es wurde angenommen, dass sich die Erde durch ein „Medium“ des Äthers bewegt, das Licht trägt. Es wurde in der modernen Physik durch die Relativitätstheorie und die Quantentheorie ersetzt.
Quelle: wikipedia.org

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Was ist Gamma Ray Attenuation – Definition

Juli 11, 2020Januar 1, 2020 von Nick Connor

Gammastrahlenabschwächung beschreibt die Abschwächung von monoenergetischen Gammastrahlen, die zu einem schmalen Strahl gebündelt sind, und deren Durchgang durch das Material. Strahlendosimetrie

Dämpfung von Gammastrahlen

Siehe auch: Röntgendämpfung

Der Gesamtwechselwirkungsquerschnitt einer Gammastrahlung mit einem Atom ist gleich der Summe aller drei genannten Teilquerschnitte: σ = σ _f + σ _C + σ _p

σ _f – Photoelektrischer Effekt

σ _C – Compton-Effekt

σ _p – Paarproduktion

In Abhängigkeit von der Gammastrahlenenergie und dem Absorbermaterial kann einer der drei Teilquerschnitte viel größer werden als die beiden anderen. Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie dominiert der photoelektrische Effekt . Bei mittleren Energien dominiert die Compton-Effekt . Die Elektronenstreuung nimmt auch mit abnehmender Ordnungszahl der Materie zu, daher ist das Dominanzintervall für Lichtkerne breiter. Schließlich dominiert bei hohen Energien die Elektronen-Positronen-Paarbildung. Aus der Definition des Wechselwirkungsquerschnitts lässt sich die Abhängigkeit der Intensität der Gammastrahlen von der Dicke des Absorbermaterials ableiten. Wenn monoenergetische Gammastrahlen zu einem schmalen Strahl gebündelt werdenund wenn der Detektor hinter dem Material nur die Gammastrahlen erfasst, die durch dieses Material hindurchgegangen sind, ohne dass irgendeine Wechselwirkung mit diesem Material vorliegt, sollte die Abhängigkeit eine einfache exponentielle Dämpfung der Gammastrahlen sein . Bei jeder dieser Wechselwirkungen wird das Photon entweder durch Absorption oder durch Streuung von der Detektorrichtung aus dem Strahl entfernt. Daher können die Wechselwirkungen durch eine feste Auftrittswahrscheinlichkeit pro Weglängeneinheit im Absorber charakterisiert werden. Die Summe dieser Wahrscheinlichkeiten wird Absorptionskoeffizient genannt :

μ = τ _{(fotoelektrisch)} + σ _(Compton) + κ _(Paar)

Gammastrahlenanpassung — Die relative Bedeutung verschiedener Prozesse der Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie.

Absorptionskoeffizient

Die Dämpfung der Gammastrahlung kann dann durch die folgende Gleichung beschrieben werden.

I = I ₀ .e ^-μx

wobei I die Intensität nach der Dämpfung ist, I _o die Einfallsintensität ist, μ der lineare Dämpfungskoeffizient (cm ^–1 ) und die physikalische Dicke des Absorbers (cm) ist.

Die in der nebenstehenden Tabelle aufgeführten Materialien sind Luft, Wasser und verschiedene Elemente von Kohlenstoff ( Z = 6) bis Blei ( Z = 82). Ihre linearen Dämpfungskoeffizienten sind für drei Gammastrahlenenergien angegeben. Es gibt zwei Hauptmerkmale des linearen Dämpfungskoeffizienten:

Der lineare Dämpfungskoeffizient nimmt mit zunehmender Ordnungszahl des Absorbers zu.
Der lineare Dämpfungskoeffizient für alle Materialien nimmt mit der Energie der Gammastrahlen ab.

Halbe Wertebene

Die Halbwertsschicht drückt die Dicke des absorbierenden Materials aus, die zur Verringerung der Intensität der einfallenden Strahlung um den Faktor zwei benötigt wird . Es gibt zwei Hauptmerkmale der Halbwertsschicht:

Die Halbwertsschicht nimmt mit zunehmender Ordnungszahl des Absorbers ab. Zum Beispiel werden 35 m Luft benötigt, um die Intensität eines 100-keV-Gammastrahls um den Faktor zwei zu verringern, während nur 0,12 mm Blei dasselbe bewirken können.
Die Halbwertsschicht für alle Materialien nimmt mit der Energie der Gammastrahlen zu. Zum Beispiel von 0,26 cm für Eisen bei 100 keV bis etwa 1,06 cm bei 500 keV.

Massendämpfungskoeffizient

Bei der Charakterisierung eines absorbierenden Materials können wir manchmal den Massendämpfungskoeffizienten verwenden. Der Massendämpfungskoeffizient ist definiert als das Verhältnis des linearen Dämpfungskoeffizienten und der Absorberdichte (μ / ρ) . Die Dämpfung der Gammastrahlung kann dann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:

I = I ₀ .e ^{– (μ / ρ) .ρl}

wobei ρ die Materialdichte ist, (μ / ρ) der Massendämpfungskoeffizient ist und ρ.l die Massendicke ist. Die für den Massendämpfungskoeffizienten cm ² g ^-1 verwendete Maßeinheit. Für Zwischenenergien dominiert die Compton-Effekt und verschiedene Absorber haben ungefähr gleiche Massendämpfungskoeffizienten. Dies liegt an der Tatsache, dass der Querschnitt der Compton-Effekt proportional zum Z (Ordnungszahl) ist und daher der Koeffizient proportional zur Materialdichte ρ ist. Bei kleinen Werten der Gammastrahlenenergie oder bei hohen Werten der Gammastrahlenenergie, wobei der Koeffizient proportional zu höheren Potenzen der Ordnungszahl Z ist (für den photoelektrischen Effekt σ _f ~ Z ⁵ ; für die Paarproduktion σ _p ~ Z.² ) ist der Dämpfungskoeffizient μ keine Konstante.

Beispiel:

Wie viel Wasserschutz benötigen Sie, wenn Sie die Intensität eines monoenergetischen 500-keV- Gammastrahls ( schmaler Strahl ) auf 1% seiner Einfallsintensität reduzieren möchten ? Die Halbwertsschicht für 500 keV Gammastrahlen in Wasser beträgt 7,15 cm und der lineare Dämpfungskoeffizient für 500 keV Gammastrahlen in Wasser beträgt 0,097 cm ^-1 . Die Frage ist recht einfach und kann durch folgende Gleichung beschrieben werden: $I (x) = frac {I_ {0}} {100} ;; wann; x =?$ Wenn die Halbwertsschicht für Wasser 7,15 cm beträgt, beträgt der lineare Dämpfungskoeffizient: $mu = frac {ln2} {7,15} = 0,097 cm ^ {- 1}$ Jetzt können wir die exponentielle Dämpfungsgleichung verwenden: $I (x) = I_0; exp; (- mu x)$ $frac {I_0} {100} = I_0; exp; (- 0,097 x)$ deshalb $frac {1} {100} =; exp; (- 0,097 x)$ $lnfrac {1} {100} = - ln; 100 = -0,097 x$ $x = frac {ln100} {{0.097}} = 47.47; cm$ Die erforderliche Wasserdicke beträgt also ca. 47,5 cm . Dies ist eine relativ große Dicke und wird durch kleine Atomzahlen von Wasserstoff und Sauerstoff verursacht. Wenn wir das gleiche Problem für Blei (Pb) berechnen , erhalten wir die Dicke x = 2,8 cm .

Lineare Dämpfungskoeffizienten

Tabelle der linearen Dämpfungskoeffizienten (in cm & supmin ; ¹ ) für verschiedene Materialien bei Gammastrahlenenergien von 100, 200 und 500 keV.

Absorber	100 keV	200 keV	500 keV
Luft	0,000195 / cm	0,000159 / cm	0,000112 / cm
Wasser	0,167 / cm	0,136 / cm	0,097 / cm
Kohlenstoff	0,335 / cm	0,274 / cm	0,196 / cm
Aluminium	0,435 / cm	0,324 / cm	0,227 / cm
Eisen	2,72 / cm	1,09 / cm	0,655 / cm
Kupfer	3,8 / cm	1,309 / cm	0,73 / cm
Führen	59,7 / cm	10,15 / cm	1,64 / cm

Halbe Wertebenen

Tabelle der Halbwertsschichten (in cm) für verschiedene Materialien bei Gammastrahlenenergien von 100, 200 und 500 keV.

Absorber	100 keV	200 keV	500 keV
Luft	3555 cm	4359 cm	6189 cm
Wasser	4,15 cm	5,1 cm	7,15 cm
Kohlenstoff	2,07 cm	2,53 cm	3,54 cm
Aluminium	1,59 cm	2,14 cm	3,05 cm
Eisen	0,26 cm	0,64 cm	1,06 cm
Kupfer	0,18 cm	0,53 cm	0,95 cm
Führen	0,012 cm	0,068 cm	0,42 cm

Gültigkeit des Exponentialgesetzes

Das Exponentialgesetz beschreibt immer die Dämpfung der Primärstrahlung durch Materie. Wenn Sekundärteilchen erzeugt werden oder wenn die Primärstrahlung ihre Energie oder Richtung ändert, ist die effektive Dämpfung viel geringer. Die Strahlung dringt tiefer in die Materie ein, als es das Exponentialgesetz allein vorschreibt. Der Prozess muss bei der Bewertung der Wirkung der Strahlenabschirmung berücksichtigt werden.

Beispiel für den Aufbau von Sekundärpartikeln. Hängt stark vom Charakter und den Parametern der Primärpartikel ab.

Aufbaufaktoren für die Abschirmung von Gammastrahlen

Der Aufbaufaktor ist ein Korrekturfaktor, der den Einfluss der gestreuten Strahlung plus aller Sekundärteilchen im Medium bei Abschirmungsberechnungen berücksichtigt. Wenn wir den Aufbau von Sekundärstrahlung berücksichtigen wollen, müssen wir den Aufbaufaktor einbeziehen . Der Aufbaufaktor ist dann ein multiplikativer Faktor, der die Reaktion auf die nicht kollidierten Photonen berücksichtigt, um den Beitrag der gestreuten Photonen einzuschließen. Somit kann der Aufbaufaktor als Verhältnis der Gesamtdosis zur Reaktion auf die nicht kollidierte Dosis erhalten werden.

Siehe auch: Gammastrahlenabschirmung

Die erweiterte Formel für die Berechnung der Dosisleistung lautet:

Der ANSI / ANS-6.4.3-1991-Gammastrahlen-Dämpfungskoeffizienten und Aufbaufaktoren für technische Materialien enthält abgeleitete Gammastrahlen-Dämpfungskoeffizienten und Aufbaufaktoren für ausgewählte technische Materialien und Elemente zur Verwendung bei Abschirmungsberechnungen (ANSI / ANS-6.1) .1, 1991).

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Was ist Paarbildung – Definition

Juli 6, 2021Januar 1, 2020 von Nick Connor

Die Paarbildung ist ein Naturphänomen, bei dem Energie direkt in Materie umgewandelt wird. Bei hohen Energien von Gammastrahlen dominiert die Paarbildung. Strahlendosimetrie

Paarbildung

Im Allgemeinen ist die Paarbildung ein Naturphänomen, bei dem Energie direkt in Materie umgewandelt wird . Das Phänomen der Paarbildung kann auf zwei verschiedene Arten betrachtet werden. Ein Weg ist als Teilchen und Antiteilchen und der andere ist als Teilchen und Loch . Der erste Weg kann durch die Bildung von Elektronen und Positronen aus einem Paket elektromagnetischer Energie ( hochenergetischer Photon – Gammastrahl ) dargestellt werden, das sich durch Materie bewegt. Dies ist eine der möglichen Arten, wie Gammastrahlen mit Materie interagieren. Bei hohen Energien dominiert diese Wechselwirkung . Damit Elektronen-Positronenpaare erzeugt werden können, muss die elektromagnetische Energie des Photons darüber liegeneine Schwellenenergie , die der Ruhemasse zweier Elektronen entspricht. Die Schwellenenergie (die gesamte Ruhemasse der produzierten Teilchen) für die Erzeugung von Elektronen-Positronenpaaren beträgt 1,02 MeV (2 x 0,511 MeV), da die Ruhemasse eines einzelnen Elektrons 0,511 MeV Energie entspricht. Wenn die Energie des ursprünglichen Photons größer als 1,02 MeV ist, entspricht jede Energie über 1,02 MeV dem Erhaltungsgesetz, das zwischen der kinetischen Bewegungsenergie der beiden Teilchen aufgeteilt ist. Das Vorhandensein eines elektrischen Feldes eines schweren Atoms wie Blei oder Uran ist zur Befriedigung wesentlich Erhaltung von Impuls und Energie . Um sowohl die Impulserhaltung als auch die Energie zu erhalten, muss der Atomkern einen gewissen Impuls erhalten. Daher die Paarbildung im freien Raum kann nicht stattfinden. Außerdem ist das Positron das Antiteilchen des Elektrons. Wenn ein Positron zur Ruhe kommt, interagiert es mit einem anderen Elektron, was zur Vernichtung beider Teilchen und zur vollständigen Umwandlung ihrer Teilchen führt ruhen Sie die Masse in Form von zwei entgegengesetzt gerichteten 0,511 MeV Gammastrahlen (Photonen) zurück zu reiner Energie (gemäß der Formel E = mc ² ). Das Phänomen der Paarbildung ist daher mit der Erzeugung und Zerstörung von Materie in einer Reaktion verbunden.

Paarbildung – Querschnitt

Die Wahrscheinlichkeit einer Paarbildung, die durch einen Querschnitt gekennzeichnet ist, ist eine sehr komplizierte Funktion, die auf der Quantenmechanik basiert . Im Allgemeinen nimmt der Querschnitt ungefähr mit dem Quadrat der Ordnungszahl (σ _p ~ Z ² ) zu und mit der Photonenenergie zu, aber diese Abhängigkeit ist viel komplexer.

Querschnitt der Paarbildung im Kernfeld und im Elektronenfeld.

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Was ist der photoelektrische Effekt – Definition

Juli 11, 2020Januar 1, 2020 von Nick Connor

Beim photoelektrischen Effekt unterliegt ein Photon einer Wechselwirkung mit einem in einem Atom gebundenen Elektron. Der photoelektrische Effekt dominiert bei niedrigen Energien von Gammastrahlen. Strahlendosimetrie

Photoelektrischer Effekt

Der photoelektrische Effekt dominiert bei niedrigen Energien von Gammastrahlen .
Der photoelektrische Effekt führt zur Emission von Photoelektronen aus Materie, wenn Licht ( Photonen ) auf sie scheint.
Die maximale Energie, die ein Elektron in einer Wechselwirkung empfangen kann, ist hν .
Elektronen werden durch den photoelektrischen Effekt nur dann emittiert, wenn das Photon eine Schwellenenergie erreicht oder überschreitet .
Ein freies Elektron (z. B. aus einer Atomwolke) kann nicht die gesamte Energie des einfallenden Photons absorbieren. Dies ist ein Ergebnis der Notwendigkeit, sowohl Impuls als auch Energie zu sparen.
Der Querschnitt für die Emission von n = 1 (K-Schale) Photoelektronen ist höher als der von n = 2 (L-Schale) Photoelektronen. Dies ist ein Ergebnis der Notwendigkeit, Schwung und Energie zu sparen.

Definition des photoelektrischen Effekts

E _e = hν-E _b

Gamma-Absorption durch ein Atom. Quelle: laradioactivite.com/ — Gamma-Absorption durch ein Atom.
Quelle: laradioactivite.com/

Querschnitte des photoelektrischen Effekts

τ _{(photoelektrisch)} = Konstante x Z ^N / E ^3.5

Querschnitt des photoelektrischen Effekts.

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Was ist Curie zu Becquerel – Umwandlung – Berechnung – Definition

Juli 11, 2020Januar 1, 2020 von Nick Connor

Gegenwärtig ist ein Curie definiert als 1 Ci = 3,7 × 10 10 Zerfälle pro Sekunde. Daher gilt: 1Ci = 3,7 x 10 ^ 10 Bq = 37 GBq. Die SI-Einheit zur Messung der Radioaktivitätsmenge ist das Becquerel (Symbol Bq). Strahlendosimetrie

Curie to Becquerel – Konvertierung

Die ursprüngliche Einheit , um die Menge an Radioaktivität gemessen wurde die Curie (Ci – Symbol), welches eine nicht-SI – Einheit der Radioaktivität definiert , in 1910. A Curie- wurde ursprünglich in ehrt benannter Pierre Curie , wurde aber von einigen zumindest in Betracht gezogen werden auch zu Ehren von Marie Curie. Ein Curie wurde ursprünglich als äquivalent zur Anzahl der Zerfälle definiert, die ein Gramm Radium-226 in einer Sekunde durchmachen wird . Derzeit ist ein Curie definiert als 1Ci = 3,7 × 10 ¹⁰ Zerfälle pro Sekunde . Deshalb:

1Ci = 3,7 × 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

Die SI-Einheit zur Messung der Radioaktivitätsmenge ist das Becquerel (Symbol Bq ). Das Becquerel ist nach Henri Becquerel benannt, einem französischen Physiker, der 1896 die Radioaktivität entdeckte. Ein Becquerel (1Bq) entspricht 1 Zerfall pro Sekunde .

Curie to Becquerel – Problem mit der Lösung

Eine Materialprobe enthält 1 Mikrogramm Jod-131. Es ist zu beachten, dass Iod-131 eine wichtige Rolle als radioaktives Isotop in Kernspaltungsprodukten spielt und einen wesentlichen Beitrag zu den Gesundheitsgefahren leistet, wenn es während eines Unfalls in die Atmosphäre freigesetzt wird. Jod-131 hat eine Halbwertszeit von 8,02 Tagen.

Berechnung:

Die Anzahl der anfangs vorhandenen Iod-131-Atome.
Die Aktivität des Jod-131 in Curies.
Die Anzahl der Iod-131-Atome, die in 50 Tagen verbleiben.
Die Zeit, die die Aktivität benötigt, um 0,1 mCi zu erreichen.

Lösung:

Die Anzahl der Atome von Iod-131 kann unter Verwendung der Isotopenmasse wie folgt bestimmt werden.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

N _I-131 = (1 & mgr; g ) x (6,02 × 10 ²³ Kerne / mol) / (130,91 g / mol)

N _I-131 = 4,6 × 10 ¹⁵ Kerne

Die Aktivität des Iod-131 in Curies kann anhand seiner Zerfallskonstante bestimmt werden :

Das Jod-131 hat eine Halbwertszeit von 8,02 Tagen (692928 Sekunden) und daher ist seine Zerfallskonstante:

Mit diesem Wert für die Abklingkonstante können wir die Aktivität der Probe bestimmen:

3) und 4) Die Anzahl der Iod-131-Atome, die in 50 Tagen verbleiben (N _50d ), und die Zeit, die die Aktivität benötigt, um 0,1 mCi zu erreichen, können unter Verwendung des Zerfallsgesetzes berechnet werden:

Wie zu sehen ist, wird nach 50 Tagen die Anzahl der Iod-131-Atome und damit die Aktivität etwa 75-mal geringer sein. Nach 82 Tagen ist die Aktivität ungefähr 1200-mal geringer. Daher wird die Zeit von zehn Halbwertszeiten (Faktor 2 ¹⁰ = 1024) häufig verwendet, um die Restaktivität zu definieren.

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