A radioaktív bomlások kinetikája j

1

A radioaktív bomlások kinetikája j

≡ − dN =

A N

dt λ

Egylépéses egyszerű magátalakulás

dt

0 – t

N = N e

A = A e

T

= ln2 [ ] ^{A = 1}

T ⁼ λ [ ] ^{A =} _idő

1 bomlás

1 becquerel = 1 Bq másodperc

másodperc

1 Ci = 3,7×10 Bq10

I=kηA

Jégbefagyott mamut-tetemet találtak Szibériában.

T téb ¹⁴C i é 21 % lt k Kormeghatározás

Libby 1946, 1960

Testében a ¹⁴C mennyisége 21 %-a volt csak a ma élő állatokhoz képest. (Ma élő állatokban ).

Milyen régi a tetem?

14 12

12C 10 C

= −

y g

A radioszén felezési ideje 5730 év.

1/ 2, 1/ 2,

A B

A B C

A B

N N N

T T

λ _→ λ _→

Bomlási sorok

( ) ( )

,0 ^B exp exp ,

B B B A B

B A A

A λ N A λ t λ t

λ λ ⎡ −λ ⎤

= = − ⎣ − − ⎦

( )

{

}

B A B B A

B A

A A λ λ λ t

λ λ ^{⎡ ⎤}

= − − ⎣− − ⎦

λ

és λ

viszonya ?

3

>>

1 2,A 1 2,B

T T

T_1/2,A = 8·10⁷h

Szekuláris egyensúly

T_1/2,B=0,8h

226 222

86 82

88Ra⎯⎯⎯⎯→1620a^α Rn⎯⎯⎯⎯3,83 d^α →... Pb

90 90 90

28a 64h

Sr⎯⎯⎯→^β– Y⎯⎯⎯→^β– Zr

Természetes bomlási sorok

232 90 237

Th Np

214Po

84 ²¹⁴₈₃Bi ²¹⁴₈₂Pb ²¹⁸₈₄Po ²²²₈₆Rn további hosszú felezési

idejű leányelemek

– –

93 238 92 235 92

Np U

U

AEROSZOLOK ESŐCSEPPEK

csapadék ülepedés

légáramlás

234Th

90 ²³⁴Pa

234U

92 ²³⁰₉₀Th ²²⁶₈₈Ra ²²²₈₆Rn

238U

92

rések, ahol a radon egy része kijut a talajból a légkörbe FÖLDFELSZíN

222Rn

86 92

radonnak a talajban maradó

része

A sugárzás kölcsönhatása az anyaggal y gg

Gamma

Gamma--sugárzássugárzás az atommagból kilépő

az atommagból kilépő elektromágneses sugárzássugárzás vonalas spektrumú

vonalas spektrumú

izomer átalakulás/kísérő sugárzás izomer átalakulás/kísérő sugárzás ββ--sugárzásoksugárzások

az atommagból kilépő elektron vagy pozitron sugárzás az atommagból kilépő elektron vagy pozitron sugárzás folytonos spektrumú

folytonos spektrumú

kísérheti gamma, karakterisztikus röntgen (

kísérheti gamma, karakterisztikus röntgen (XX_karkar), (), (νν!)!) Alfa

Alfa--sugárzássugárzás

az atommagból kilépő sugárzás (5

az atommagból kilépő sugárzás (5--9 9 MeVMeV)) vonalas spektrumú

vonalas spektrumú kísérheti gamma

kísérheti gamma--sugárzás sugárzás

4 2+

2He kísérheti gamma

kísérheti gamma--sugárzás sugárzás

Neutron

Neutron--sugárzássugárzás

5

Partner

1. Makroszkopikus rendszer 2. Molekulák

3. Elektromos erőtér 4. Elektron

Részecskék

I. II. III.

a b

p e⁺ n γ

5. Atommag erőtere 6. Atommag

A) El lődés s á ás: ΔI ΔE

Mechanizmus

pα e^- X

A) Elnyelődés sugárzás: ΔI, ΔE

(abszorpció) anyag: Ekin, E*

C) Inkoherens szórás (energiacsere is) sugárzás: ΔI, ΔE rugalmas (nincs gerjesztés) anyag: E_kin, E*

B) Koherens szórás sugárzás: ΔI

(csak irányváltozás) anyag: -

g ( g j ) y g _kin,

rugalmatlan

5,6 ABC: magreakció 5,6 ABC: magreakció 3,4 ABC: ionizáló sugárzás 3,4 ABC: ionizáló sugárzás 1,2 ABC: nem ionizáló sugárzás 1,2 ABC: nem ionizáló sugárzás

1. Ionizáló sugárzások

Az ionizációs kölcsönhatások első lépése az anyag oldaláról 1. Semleges gerjesztés

A + sugárzás ÆA* + sugárzás’

2 Külső i ni áció 2. Külső ionizáció

A + sugárzás ÆA⁺+ e^-+ sugárzás’

A₂+ sugárzás ÆA⁺+ A^-+sugárzás’

A₂+ sugárzás ÆA₂⁺+ e^-+ sugárzás’

A₂+ sugárzás Æ2 A⋅ + sugárzás’

3 Belső ionizáció 3. Belső ionizáció

A + sugárzás ÆA*⁺+ e^-+ sugárzás’

A*⁺ ÆA⁺+ X_k A*⁺ ÆA²⁺+ e^-_Auger 4. Fékezési röntgensugárzás

A á á ^±ÆA X á á ^±’ A + sugárzás^±ÆA + X_f+ sugárzás ^±’

DETEKTÁLHATÓSÁG

DETEKTÁLHATÓSÁG ALAPJAALAPJA

Kölcsönhatások száma

ν = σ ρ nx

− dn = σ (E)n dx ( ) ρ ρ

−σ ρ

=

n n e

'x

I I e =

7

Elektronnal inkoherens szórás

ionizáció és gerjesztés (50-50 %) energia- és irányváltozás energia és irányváltozás Maggal

magátalakítás, Rutherford-féle szórás

!folytonos röntgensugárzás!

Hatótávolság

β-sugárzás

Elektronnalinkoherens szórás

ionizáció (külső és belső) és gerjesztés energia- és irányváltozás

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎝ ⎠ =

⎛ ⎞

⎜ ⎟

r

dE

dx EZ

dE 800

A mag erőterével inkoherens szórás folytonos röntgensugárzás

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎝dx⎠ion

’/

−μ −μ

= ₀

^x = ₀ ^d I I e I e

μ’/ρ=μ x·ρ=d