Promieniowanie gamma

Text-only Preview

Promieniowanie
gamma




Adrian Bednarczyk
29.04.2011r





Promieniowanie gamma jest to wysokoenergetyczna forma
promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się
promieniowanie o energii kwantu większej od 10 keV, co odpowiada
częstotliwości większej od 2.42 EHz, a długości fali mniejszej od 124 pm. Zakres
ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego.
Bezpieczniejsze jest więc rozróżnienie promieniowania gamma oraz
promieniowania X opierając się na ich źródłach, a nie długości fali.
Promieniowanie rentgenowskie powstaje w wyniku zderzeo elektronów z
atomami, zaś promieniowanie gamma jest wytwarzane w wyniku przemian
jądrowych albo zderzeo jąder lub cząsteczek subatomowych. Nazwa
promieniowania gamma pochodzi od greckiej litery γ.
Promieniowanie Gamma wykrył w 1902 roku niemiecki uczony Otto
Walkhoff. Stwierdził iż pochodzące od radu promieniowanie radioaktywne
może niszczyd tkanki. Jak się okazało, rad emituje: promieniowanie alfa (75%),
które bardzo trudno odchyla się w polu magnetycznym i jest absorbowane
przez ciała stałe, promieniowanie beta (20%), które zachowuje się w sposób
zbliżony do promieniowania rentgenowskiego, ale jest bardziej przenikliwe i
promieniowanie Gamma (5%), które przenikało nawet przez płytą stalową o
grubości 10 cm. Stwierdził, iż jest ono bardzo niebezpieczne. Powodowało on
śmierd bakterii i oparzenia skóry.
Promieniowanie Gamma ma bardzo dużą zdolnośd do przenikania. Jest
stosowane do celów badawczych np.: teleskopy. NASA opracowywuje teleskop
opierający swoje działanie na promieniach Gamma, o nazwie „ Gamma-ray
Large Area Space Telescope” (GLAST). Służy on głównie do obserwacji gwiazd i
czarnych dziur. Wystrzelenie na orbitę około ziemską planuje się ok. 2005.
Promieniowanie Gamma jest także stosowane w medycynie, głównie do
zwalczania nowotworów, w technice do badao materiałowych (defektoskopia).
Kamerę promieni gamma wynalazł w 1956 roku Amerykaoski fizyk Hal Anger.
Służył on głównie do wykonywania radiogramów, a zwłaszcza tkanek, które nie
mogą byd prześwietlone za pomocą promieni rentgena.







Promieniowanie gamma w wybuchu jądrowym.


W trakcie wybuchu jądrowego bomby atomowej około 5% energii wybuchu
zmienia się na promieniowanie jonizujące w tym także na promieniowanie
gamma. Skutki oddziaływania promieniowania gamma powstałego podczas
wybuchu są mniejsze niż efekty wywołane falą uderzeniową i
promieniowaniem cieplnym. Największym problemem jest skażenie
promieniotwórcze – powstaje opad radioaktywny, poprzez który
promieniotwórcze substancje dostają się do wody i żywności. Promieniowanie
gamma powstające podczas rozpadu pochłoniętych przez istoty żywe izotopów
promieniotwórczych niemalże w całości jest pochłaniane przez organizm,
powoduje wzrost dawki promieniowania. W związku z tym miejsce eksplozji
jest skażone i przez długi czas nie nadaje się do życia.
Szacuje się, że w Hiroszimie liczba osób, które umarły w wyniku
napromieniowania, jest porównywalna z liczbą osób jakie zmarły w wyniku
wybuchu.








Wykrywanie promieniowania gamma.


Człowiek nie posiada narządów zmysłów dzięki którym może dostrzec
promieniowanie gamma, którego detekcja stała się konieczna wraz z rozwojem
technologii jądrowej. Ogólnie detektory promieniowania gamma wykorzystują
własności jonizacyjne tego promieniowania i można je podzielid na:
- detektor barwnikowy,
- detektory gazowe, do których należą:
- komora jonizacyjna,
- licznik Geigera-Mullera,
- licznik proporcjonalny,
- detektor półprzewodnikowy,
- emulsja fotograficzna,
-licznik scyntylacyjny .





Licznik scyntylacyjny





Oddziaływanie z materią.

Promieniowanie gamma przechodząc przez materię jest pochłaniane
(wielkośd pochłaniania zależy od energii promieniowania). Za pochłanianie
promieniowania gamma odpowiadają następujące zjawiska:

1. Wewnętrzny efekt fotoelektryczny (Photo), w wyniku którego
promieniowanie gamma oddaje energię elektronom, odrywając je od
atomów lub przenosząc na wyższe poziomy energetyczne.
2. Rozpraszanie comptonowskie (Compton) – elektrony słabo związane lub
swobodne doznają przyśpieszenia w kierunku rozchodzenia się
promieniowania. W pojedynczym akcie oddziaływania następuje
niewielka zmiana energii kwantu gamma. W wyniku oddziaływania z
wieloma elektronami kwant gamma wytraca swą energię. Jest to
najważniejszy sposób oddawania energii przez promieniowanie gamma.
3. Kreacja par elektron – pozyton (Pair)- kwant gamma, uderzając o jądro
atomowe , powoduje powstanie par cząstka – antycząstka (warunkiem
zajścia zjawiska jest energia kwantu gamma > 1,02 MeV – dwukrotnej
wartości masy spoczynkowej elektronu).
4. Reakcje fotojądrowe- w tym oddziaływaniu promieniowanie gamma
oddaje energię jądrom atomowym, wzbudzając je i przy odpowiednio
wysokiej energii fotonu, produkując nowe cząstki. Wzbudzone jądro
atomowe może wypromieniowad kwant gamma, ulec rozpadowi lub
rozszczepieniu. Przekrój czynny takiej reakcji jest zazwyczaj niewielki,
może byd jednak rezonansowo zwiększony jeżeli energia kwantu gamma
odpowiada dokładnie energii wzbudzenia jądra.