Demonstrációs fókuszáló emanátor szerkesztése

(1)

DEMONSTRÁCIÓS FÓKUSZÁLÓ EMANÁTOR SZERKESZTÉSE

PATKÓ GYÖRGY

Ebben a dolgozatban konkrét demonstrációs módszereket dolgoz- t unk ki az (1) dolgozatban ismertetet t emanátor didaktika i alkalmazá- sára. A módszert főleg radiológiát oktató intézményeknek a következők miatt a j á n l j u k:

1. A készülék alkalmas atommagsugárzások («, ß, "/) kimutatásához szükséges megfelelő intenzitású és előre megadott felület ű preparát u- mok elkészítésére.

2. A berendezéssel kísérletileg vizsgálható a rádióaktív felaktiváló- dás és a komplex bomlásgörbék kiértékelése, amellyel az anyagnak mélyebb elsajátítása segíthet ő elő.

A mérésekhez MsTh vagy RdTh beszerzése szükséges. Először vizs- gáljuk meg a Th bomlási sorozatát:

228RdTh xy ²²⁴ a ²²« t a ^21fi <x ß

ThXTTA ^ ^Th^TK T h A f ~

90 1,9 ev 8s o,b4 min 86 54,5 sec 0,158 sec

ThB 10,6 óra

A kísérleteket kis intenzitás ú RdTh-al végezzük el, amiből T'hB-t, mint ^a sugárforrást, ThB-ből ThC"-őt mint ß sugárforrást készíthetünk alkalmas emanátorokkal (1. a, b, c és 2. a, b, c).

l/a) ábra

ThB emanátor vázlata oldalnézetben 1/b. ábra ThB emanátor vázlata felülnézetben

(2)

1/c. ábra ThB emanátor

2/a. ábra

ThC" emanátor vázlata elölnézetben

(3)

2/b. ábra

ThC" emanátor vázlata felülnézetben

2/c. ábra ThC" emanátor

(4)

3. ábra

Az atommag és a részecske sebességvektorainak

ábrázolása

A ThB bomlási s or án ak át te kin- tésével magyarázható az emanátor működési elve. A RdTh-ból ThX-en át Tn keletkezik. A kb. 6 MeV e n e r - giával kiilépő « részecske jelentős visszalökést ad a m a gna k (0,11 MeV).

Az « kilépésénél bekövetkező m e g - rázkódás következtében a keletkezett ThA ionizálódik. A bomlással r e n - delkezésre álló Q bomlási energia egy részét az «, másik részét a visz- szalökött mag viszi el (3. ábra).

A kilépő a részecske e ne rgiáj á- ból meghatározhat ó a sebessége:

A mozgásmennyiség megmaradása törvényéből meg-

határozható a mag sebessége: Vm

g i á j a:^E>ni w^mM V'm- Az ionizációs energia ebből az energiából fedeződik. A maradék energia E = Em — Es a levegő gáz a tomj ai nak adódik át a gázatomok és az ionok között létrejövő sokszoros ütközés alkalmával, így az ionok az e ma ná t or ban a hőmozgásnak megfelelően rendszertele- nül mozognak. Az elektrosztatikus tér miatt azonban a t ér irányában továbbhaladó mozgást végeznek. Az ionok az elektromos tér hatására az emanátor katód fe l ül e t én halmozódnak fel. A további rádióaktív bomlással a kí vánt p r ep a r á t um ot ka pju k .

Az energián történő osztozás a tömegek arányában történik:

A felaktiválódás törvényéből {A⁷ = Nco - (1 — e^')} ismeretes, hogy az összegyűjthető rádióaktív anyag nem növelhető tetszésszerinti értékig. Ahol N o o - az adott körülmények között elérhető maximális T hB mennyiség A — ThB bomlási állandója. Ha T — a T hB átlagos él et- tartama és pl:

1 t a k t i v á l á si idő / 3 T

Tehát a kinyerhető ThB-mennyiség 95 % - a k b 45 óra alatt halmozó- dik fel az ema nát or k a t ód j án (2) (4. ábra).

112

(5)

4. ábra

A radioaktív felaktiválódás emeleti függvénye

A mérés pontosabb kivitelezéséhez esetleg több emanátor üzemel- tetése szükséges. Az emanátoroknak azonos intenzitású rádiótóriumot kell tartalmazniuk. A kinyert ThB intenzitásának mérése különböző időközökben történjék. Az x ten-

gelyen tj-t, az y tengelyen az Ipt ábrázolva a 4. ábrán elméletileg is meghatározható fü gg vé n yt kap- juk. (A mérésekhez használt ema- nátorok azonosan pihentek legye- nek.)

A Th leszívásának időbeni változását is vizsgálhatjuk. Ta- pasztalható, hogy több hetes állás után az e ma nát orban felhalmozó- dó Tn gáz nagyobb intenzitású preparátumot szolgáltat ugyan- azon emanálási idő mellett, mint folyamatos üzemelés közben. Te- hát ti = t.2 = t-i = . . . tn emanálási idő mellett Ii > I2 > I3 > . . . > In

intenzitású pre parát umokat nyer-

5. ábra

a) első, b) második felvétel t₁ = ^to= 15^{h •} í,^{> Io}

8 113

(6)

6. ábra

Cserélhető elektródák. Felső sorban a katódok, az alsó sorban az anódok

hetünk. Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy az első emanálá- sok ala tt a korábban keletkezett Tn is felgyűlik a katódra az e m a - nátorterében. A későbbi emanálások során ez a Tn mennyiség e g y r e jobban elfogy (5. ábra). Az aktív anyag felületi eloszlásának vizsgálata céljából fel has zná lj uk azt a körülményt, hogy adott elektróda rendszer a rádióaktív anyagot az általa ionoptikailag meghatározott f e l ül e t re képezi le. Ezért, ha meghatározott felület ű prepará tumot a k a r u n k ké- szíteni, akkor ahhoz megfelelő elektróda rendszert kell alkalmazni (6.

ábra) (7. és a 8. ábra).

Egy-egy elektróda rendszerhez tartozó potenciál eloszlást kísérleti úton elektroli t t an kk a l ha t á ro z ha t j uk meg (3).

Ohm tö rv én ye szerint az á rams űrűs ég j == <5 • E, ahol a közeg ve- zetőképessége: <5.

Az elektromos t ér intenzitása: E • J — pedig az áramsűrűség. Az áramlás forrásmenetes, t e hát di v j = div d E O. Ha <5 konstans, akkor az elektrolitban a k a p o t t potenciál eloszlás (amit Wheastone-híd kap- csolásban egy szondával letapogathatjuk) a Laplace egyenletnek tesz eleget. Te hát bármely ekvipotenciális felületképe geometriailag hasonló. Így h a t á r oz h a t j uk meg egy-egy elektróda rendszerhez tartozó elektro-

1 1 4

(7)

ábra

Cserélhető elektródák (anódok) vázlata, a) oldalnézetben, b) felülnézetben

8. ábra

Cserélhető elektródák (katódok) vázlata, a) oldalnézetben, b) felülnézetben

sztatikus lencse ekvipotenoiális felületeit, amelyekből az ionok ú t ja is meghatározható (9. ábra) (1) (3).

A felületi eloszlás kísérletileg vizsgálható a következőképpen:

1. Autórádiógráfiás felvételekkel. Pozitív papírra rögzítjük a katódot, amel yre ThB-t halmozunk fel. Az exponálás ideje 10—15 óra le- gyen. A kép előhívása ut án me gmérh et j ük az aktív anyag elosz- tását a katódfelületén. (10. ábra.)

8* 115

(8)

9. ábra

ThB emanátor elektromos téreloszlása

2. A mé rést ellenőrizhetjük végablakos GM-csővel. Ha a katód jó összecsiszolt koncentriku s vörösrézgyűrűkből áll, az emanálás ut án a katód a gy űrűi re bontható szét. Az egyes g y ű r ű k re felhalmozott aktív anyag intenzitása külön-külön lemérhető. Az er ed mé nye ket grafikus úton célszerű ábrázolnunk.

, 1 1 6

(9)

10. ábra

ThB preparátumokról autaradiografiás felvételek

Az ábrák megrajzolásáért a szerző köszönetet mond Juhász János technikusnak.

I R O D A L O M

1. D a r v a s — P a t k ó: E m a n á t or e l e k t r o m o s t e r e pot en ci ál e l o s z l á s á n ak k i m é r é se e l e k t r o l i t t a n k k a l .

2. E r d e y — G r ú z — P r o s z t: F i z i k a i - k é m i ai P r a k t i k u m . 3. F a r a g ó — P ó c z a: E l e k t r o n - f i z i k a .

, 1 1 7