Interactiunea radiatiei nucleare cu substanta Detectia radiatiei nucleare Dozimetrie Definitie: Radiatiile nucleare sunt formate din particule nucleare in
miscare: fie
ele elementare, fie nuclee emise de nucleele stabile. Obtinere: Accelerarea particulelor nucleare, prin reactii nuclearesau prin dezintegrarea nucleelor radioactive. Clasificare: Dupa sarcina particulelor: a) Radiatii formate din particule incarcate electric. Pot avea masa de repaus mare, pot fi nuclee sau fragmente nucleare (protoni, particule X) sau pot avea masa de repaus mica (electronii si pozitronii). a. Ionizare = fenomenul de creare al ionilor si electronilor liberi. Este produsa de pragul practic de risc al radiatiei. b. Parcursul Parcurs ul = drumul mediul strabatut intr-o substanta substan ta de particulele particule le incarcate. b) Radiatii Radiatii formate formate din din particul particulee neutre neutre a. Trecerea fotonilor x sau γ prin substanta este insotita de doua fenomene: i. Efectul fotoelectric – consta in absorbtia fotonului cu emisia unui electron avand energia cinetica E c = Ev - Wleg ii. Efectul Compton – este fenomenul de imprastiere elastica a fotonilor pe electronii liberi (foarte slab legati) din substanta. Prin ambele efecte, fotonii scot electroni rapizi in mediu, care pot produce la randul lor alte procese de ionizare. Legea de atenuare a fotonilor γ : la trecerea prin substanta, fotonii vor suferi o atenuare. Acestia sunt scosi din fascicul. I( x + ∆ x) – I(x) = - µ I(x)∆ x µ - coeficient de atenuare liniara Legea de atenuare: I(x) = I(0)e -µ x x – grosimea stratului de substanta I(x) – intensitatea fasciculului la iesirea din strat Grosimea de injumatatire: grosimea stratului de substanta pentru care intensitatea fasciculului scade la jumatate. x=
ln2
Interactiunea neutronilor cu substanta • Probabilitate mare
Legea de atenuare pentru un fascicul de neutroni este analoaga celei pentru fotoni • Pentru a fi captati cu probabilitate mare, neutronii trebuiesc incetiniti intai •
Efectele biologice ale radiatiei Efectul radiatiilor este cu atat mai mare cu cat intensitatea sursei e mai mare si cu cat timpul de iradiere este mai lung, iar distanta fata de sursa este mai mica. Efectul radiatiei depinde si de tipul de radiatii din care este format fascicolul. Doza biologica = marimea care indica efectul global al radiatiei. Ea se masoara cu dozimetre. Acestea sunt de doua tipuri: individuale, colective.
Detectia radiatiilor nucleare Detectorul de radiatii este un sistem care pune in evidenta particulele nucleare si permite masurarea numarului lor si al altor caracteristici, cum ar fi energia sau masa lor. Este format din doua parti: a) Corpul de detectie propriu-zis care consta intr-un mediu in care radiatia nucleara produce un efect specific. Raspunsul detectorului este legat de interactiunile electrice ale particulei. b) Un sistem de inregistrarea efectului produs de particula Pot fi clasificati, dupa principiul de functionare: a) Bazati pe fenomenul de ionizare in gaz. Un astfel de detector este camera de ionizare. Diferenta de potential dintre electrozi trebuie sa fie suficient de mare pentru ca ionii sa nu se recombine in deplasarea lor spre acestia. Curentul obtinut pe electrodul colector este amplificat si masurat. Curentul de ionizare este proportional cu numarul total de perechi ion – electron create in unitatea de timp.
Din cauza constructiei sale, campul electric din vecinatatea anodului este foarte intens. La trecerea particulei nucleare incarcate se produc in gazul din interiorul contorului perechi ion – electron. Electronii produc si ei ionizari. Datorita ionizarii secundare foarte mari, numarul de electroni care cad pe anod nu mai este proportional cu numarul de perechi de ioni format de particula initiala. b) Bazati pe aparitia scintilatiilor produse in substanta detectorului de catre particula incarcata. Au raspandire mare. Se foloseste atat la numararea radiatiilor nucleare cat si la masurarea energiei acestora.
c) Bazati pe fenomenul de formare de perechi electron – gol in cristale semiconductoare. Numarul de perechi electron – gol este direct proportional cu energia particulei. Datorita rezolutiei energetice foarte bune, acestia inlocuiesc treptat ceilalti detectori. d) Bazati pe efectul fotochimic al radiatiei. Emulsia nucleara este o emulsie fotografica mai groasa. Ea permite vizualizarea traiectoriei particulei si deci determinarea energiei si tipului ei. e) Bazati pe revenirea mediului la starea normala in vecinatatea ionilor formati in lungul traiectoriei unei particule rapide incarcate, intr-un gaz sau lichid aflat intr-o stare metastabila. Camera cu ceata este folosita pentru inregistrarea particulelor cu energie mica. Camera cu bule este folosita pentru inregistrarea particulelor cu energie mare. Pentru a obtine informatie asupra sarcinii particulelor, camerele cu ceata si
cu bule se plaseaza intr-un camp magnetic perpendicular pe directia de miscare a particulelor. Efectele biologice ale radiatiilor.
Dupa Walkhoff si Geitel, P. Curie si Becquerel au observat ca radiatiile produse de radiu provoaca arsuri. P. Curie si-a expus voluntar bratul la actiunea unei sari de radiu. Înca din 1904, medicul francez Danlos efectua primele incercari de utilizare terapeutica a radiului la cancerul pielii. De atunci, importanta acestor aplicatii a crescut continuu. Utilizarea medicala a radiatiilor, fie sub forma de surse externe, fie sub forma de surse interne, a primit denumirea de curieterapie. Înca din acei ani, au fost incercate diferite experiente pentru a studia influenta radioactivitatii asupra cresterii plantelor. Aceste efecte au dovedit foarte curand necesitatea de a lua un numar de precautii la manipularea surselor radioactive, pentru a evita pericolele legate de inghitirea substantelor radioactive si de actiunea radiatiilor penetrante provenite din exterior.
Ciocianu Silviu Clasa a XII – a I2
