Fizyka - Promieniowanie gamma

P R O M I E N I O W A N I E   GAMMA  Gamma promieniowanie,  strumień kwantów gamma. W środowisku istnieje naturalne tło promieniowania gamma, którego  źródłem są pierwiastki gamma promieniotwórcze zawarte w skorupie ziemskiej oraz promieniowanie kosmiczne. Kwant  gamma, kwant γ,  wysokoenergetyczny foton pochodzący z przemian zachodzących w jądrze atomowym lub z  reakcji z udziałem cząstek elementarnych. Kwant  gamma  - każdy foton o długości fali mniejszej niż 10 nm. Energia E kwantu gamma wyraża się zależnością: E = Ei - Ef = hν, gdzie: Ei - energia stanu początkowego, Ef - energia stanu  końcowego, h - stała Planck'a, ν - częstotliwość fali odpowiadającej kwantowi gamma w opisie falowym równa ν=c/λ,  c - prędkość światła, λ - długość fali. Przemiany wewnątrzjądrowe wytwarzają kwanty gamma o energiach od kilkunastu keV do kilku MeV. W reakcjach  jądrowych badanych z wykorzystaniem wielkich akceleratorów otrzymuje się kwanty gamma o energiach rzędu GeV (np.  pochodzące z promieniowania hamowania). W promieniowaniu kosmicznym obserwuje się kwanty gamma w szerokim zakresie energii, najwyższe energie przekraczają  wielokrotnie TeV. Kwanty gamma oddziałują z materią, przy czym charakter tego oddziaływania zależy od ich energii .  W przypadku niskich energii (mniejszych od kilkuset keV) dominuje efekt fotoelektryczny,  dla energii od kilkuset keV do niewiele ponad 1 MeV dominuje Comptona (rozpraszanie nieelastyczne),  powyżej 1,022 MeV pojawia się zjawisko produkcji par e+e-, które zaczyna dominować dla energii kilku MeV i większych. Dokładne granice określające dominację poszczególnego rodzaju oddziaływania silnie zależą od składu pierwiastkowego  materii. Sumaryczna absorpcja w materii wraz z przebytą drogą dla kwantów gamma o określonej energii jest wyrażona  poprzez sumę trzech eksponencjalnych opisujących oddzielnie powyższe trzy procesy. Absorpcja promieniowania wyrażona jest współczynnikiem absorpcji.  Promieniowanie gamma przenikając przez materię oddziaływuje z nią w ten sposób, że na elementarnej grubości absorbenta  dx  dochodzi do elementarnego osłabienia strumienia promieniowania  dI , zależnego od wartości strumienia  I  w tym miejscu.  Współczynnikiem proporcjonalności jest współczynnik absorpcji. Wyraża to następujące równanie różniczkowe:  -dI =   β  I dx Po jego rozwiązaniu otrzymujemy zależność: x o e I x I β − = ) ( ___________________________________________ 1 eV = 1,60219 ∙ 10-19 J Document Outline P R O M I E N I O W A N I E   GAMMA  ... zobacz całą notatkę