Powerpoint-præsentation
Powerpoint-præsentation
Powerpoint-præsentation
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Radioaktivt henfald og ioniserende<br />
stråling 2<br />
Jørgen Gomme<br />
Henfaldsprocesser – fortsat<br />
Henfaldsskemaer og tabeloplysninger<br />
Konsekutive henfald<br />
F03
Henfaldsprocesser (fortsat)…<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 2
-henfald<br />
-henfald -henfald EC<br />
IT<br />
Oversigt g<br />
Annihilation<br />
Internal conversion (IC)<br />
Røntgenstråling (karakteristisk)<br />
Auger-elektroner<br />
g<br />
Spontan fission<br />
Andre henfaldsprocesser<br />
Konsekutive henfald<br />
Sammenfatning, henfaldstyper<br />
Tabeller og henfaldsskemaer<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 3
Elektron-positron p annihilation<br />
En positron ( + , e + ) kan ikke eksistere i fri tilstand<br />
Efter at have afgivet sin kinetiske energi vil den forene sig<br />
med en fri (negativ) elektron<br />
De to partikelmasser omdannes til ren energi<br />
(annihilationsstråling)<br />
Elektronens masse på 9 1091 × 10-31 Elektronens masse på 9.1091 × 10 kg 31 kg<br />
svarer masseenergien E = 0.511 MeV<br />
Der dannes to kvanter af elektromagnetisk<br />
stråling (annihilationsstråling), (annihilationsstråling) hver med<br />
energien 0.511 MeV.<br />
2<br />
E mc<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 4
Monoenergetisk<br />
elektromagnetisk stråling å<br />
E = 0.511 MeV<br />
Annihilationsstråling<br />
Annihilationsstråling er ikke et henfaldsfænomen henfaldsfænomen, men et<br />
absorptionsfænomen:<br />
Elektron-positron annihilation sker i en absorber, efter at<br />
positronen har mistet (næsten) al sin kinetiske energi.<br />
energi<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 5
Annihilationsstråling å<br />
Eksempel: Henfaldsdata for 11 C<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 6
Alternativ til udsendelse af<br />
-stråling å<br />
Energi overføres fra kærnen<br />
til en orbitalelektron<br />
Resultatet bliver således en<br />
monoenergetisk e-stråling<br />
f fra atomet t t (ikk (ikke fra f kernen) k )<br />
Internal conversion (IC) ( )<br />
Fjernelse af en orbitalelektron fører til udsendelse af (karakteristisk)<br />
røntgenstråling eller Auger-elektroner Auger elektroner fra atomet.<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 7
Internal conversion / konversionselektroner<br />
Kærnen reducerer sit energi- Konversionselektroner:<br />
indhold uden at ændre sin<br />
nukleon-sammensætning<br />
IC<br />
stammer fra atomet – men får<br />
tilført energi fra kærnen<br />
Har en diskret energifordeling<br />
(liniespektrum)<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 8
Eksempel: Henfaldsdata for 226 Ra<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 9
Eksempel: Henfaldsdata for 47 Ca<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 10
Ledige pladser i elektronstrukturen<br />
To forskellige henfaldsprocesser efterlader ledige pladser<br />
(vakancer) i (fortrinsvis de inderste) elektronniveauer:<br />
– Elektronindfangning (Electron capture, EC)<br />
– Internal conversion (IC)<br />
I begge tilfælde udfyldes den ledige plads med en ydre<br />
(løsere bundet) eller fri elektron elektron, og dette fører til<br />
energiafgivelse fra atomet...<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 11
Karakteristisk røntgenstråling<br />
ø g g<br />
Efter fjernelse af en orbitalelektron (fx som følge af EC eller IC) udfyldes<br />
dden lledige di position i i af f en ffri i elektron l k<br />
Derved kan udsendes røntgenstråling med en energi svarende til<br />
bindingsenergien af den løsrevne elektron<br />
Evt. kan indfangning af en elektron ske i flere tempi, og der vil da blive<br />
tale om flere forskellige røntgen-energier<br />
Røntgen-stråling Røntgen stråling fremkommet på denne måde er altid monoenergetisk<br />
monoenergetisk,<br />
og dens energi er karakteristisk for bindingsenergierne i det<br />
pågældende atom<br />
Karakteristisk røntgenstråling<br />
Symbol = X<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 12
Karakteristisk røntgenstråling ø g g -energi g<br />
De inderste elektronniveauer (K, L) har typisk bindingsenergier på<br />
nogle få keV<br />
Derfor udsendes karakteristisk røntgenstråling å med energier i keVområdet<br />
– den nøjagtige værdi afhænger af grundstoffet.<br />
07<br />
k, side 10<br />
topteknik<br />
Isot<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 13
Karakteristisk røntgenstråling<br />
Eksempel: henfaldsdata for 11 C<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 14
Eksempel: Henfaldsdatga for 47 Ca<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 15
Forskellige g slags g røntgenstråling<br />
ø g g<br />
Karakteristisk røntgenstråling<br />
Monoenergetisk<br />
Følgefænomen til visse typer radioaktivt henfald:<br />
– EC<br />
– IC<br />
Røntgenstråling med kontinuert energifordeling<br />
BBremsestråling, åli ”Bremsstrahlung”<br />
”B hl ”<br />
Skyldes absorption af energirige elektroner i stof<br />
Jf. røntgenrør g<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 16
Auger-elektroner<br />
g<br />
Udsendelse af Auger-elektroner er et alternativ til udsendelse af<br />
(karakteristisk) røntgenstråling å<br />
– på samme måde som udsendelse af konversionselektroner er<br />
et alternativ til udsendelse af -stråling<br />
Auger-elektroner er monoenergetiske og udsendes med en<br />
energi, som er karakteristisk for bindingsenergierne i det<br />
pågældende atom<br />
Symbol = e Au<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 17
Auger-elektroner<br />
Eksempel: Henfaldsdata for 11 C<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 18
Spontan p fission<br />
Spontan spaltning af tunge kerner<br />
Resulterer i frigørelse af:<br />
– tunge kernefragmenter<br />
– neutroner<br />
Hvorfor frigøres neutroner ved fission?<br />
Z<br />
N<br />
N = Z<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 19
Andre henfaldsprocesser p<br />
Enkelte sjældne tilfælde af udsendelse af andre<br />
partikeltyper i forbindelse med radioaktivt henfald<br />
– dog uden større praktisk betydning –<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 20
Resumé – henfaldsprocesser p<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 21
Z<br />
Mod større stabilitet<br />
N = Z<br />
2013 N<br />
Isotopteknik F03 (JG) 22
Henfaldsskemaer og tabeloplysninger…<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 23
Henfaldsskemaer og tabelinformation: 14 C and 36 Cl<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 24
Henfaldsskemaer: 22Na, 32P, 86Rb, 131 , , , I<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 25
Kursets websted,<br />
under ”Resurser”:<br />
Resurser :<br />
Radionuklid-data fra Internettet<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 26
Henfaldsdata i lærebogens g isotoptabel p<br />
Isotopteknik 1, side 448-464<br />
(forklaring til tabellen, side 441-447)<br />
Find henfaldsdata i tabellen for:<br />
– 11C – 14C – 22Na Og g nu:<br />
Sammenligning af data<br />
fra forskellige kilder…<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 27
Henfaldsskema for 137 Cs – NUDAT<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 28
Tabeloplysninger for 137Cs – NUDAT:<br />
st åling<br />
--stråling E E max<br />
f %<br />
Sml. med oplysningerne i isotoptabellen, Isotopteknik 1, side 460.<br />
1 af 3<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 29
Tabeloplysninger for 137Cs – NUDAT:<br />
Elekt Elektroner one (andet end st åling)<br />
-stråling) E<br />
f %<br />
2 af 3<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 30
Tabeloplysninger for 137Cs – NUDAT:<br />
- og røntgenstråling<br />
øntgenst åling<br />
E<br />
f %<br />
3 af 3<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 31
Henfaldsdata for 137 Cs – MIRD<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 32
Henfaldsskema for 137 Cs – MIRD<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 33
…og som det ser ud i isotoptabellen i<br />
Isotopteknik 1<br />
Isotopteknik 1, side 460.<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 34
Endnu et henfaldsskema…<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 35
Konsekutive henfald…<br />
… hvis henfaldsproduktet selv er radioaktivt<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 36
Z<br />
N<br />
Uran-radium serien<br />
-et t eksempel k l på å en naturlig t li radioaktiv di kti serie i<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 37
Forklaring g til skemaet<br />
Isotoper<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 38
Uran-radium serien<br />
-et t eksempel k l på å en naturlig t li radioaktiv di kti serie i<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 39
Konsekutive henfald<br />
Interaktiv illustration af radioaktive serier:<br />
Universal Nuclide Chart and Radioactive Decay applet<br />
Link findes på kursets websted under<br />
Resurser, , ”Educational resources”…<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 40
Uran-radium serien<br />
-et t eksempel k l på å en naturlig t li radioaktiv di kti serie i<br />
222 Rn<br />
(radon)<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 41
4 mSv a -1<br />
Årlig stråledosis til den danske befolkning<br />
fa 222 fra Rn 222Rn Fødevarer<br />
0,4 mSv<br />
Gamma<br />
0,3 , mSv<br />
Kosmisk<br />
0,3 mSv<br />
Radon<br />
2mSv 2 mSv<br />
Medicinsk diagnostik<br />
1 mSv<br />
0,0005 mSv Erhvervsmæssig bestråling<br />
0,02 mSv Nedfald<br />
0,01 mSv Tjernobyl<br />
0,01 mSv Andet<br />
(Stråleterapi ikke medregnet)<br />
74% naturlig<br />
26% menneskeskabt k k bt<br />
2013 Isotopteknik F03 (JG) 42
2013 Isotopteknik F03 (JG) 43
Change language