¦ćw. 5 - wst¦Öp teoretyczny.docx

(24 KB) Pobierz

Krajenta Artur

 

 

Ćw. 5: Oznaczanie zawartości izotopów α-promieniotwórczych

w minerałach i materiałach budowlanych.

 

 

1.       Wstęp teoretyczny:

 

E.Rutherford, badając promieniotwórczość uranu, nazwał promieniami a część promieniowania tego pierwiastka, która najłatwiej ulega pochłanianiu. Promieniowanie α to strumień jąder atomu helu emitowany przez jądra pierwiastków promieniotwórczych w przemianie α. Ma bardzo mały zasięg. Promienie a rozchodzą się prostoliniowo od swojego źródła i odchylają się jedynie pod wpływem bardzo silnych pól elektrycznych lub magnetycznych. W tym przypadku promienie  a zachowują się tak, jak winien zachować się poruszający się przewodnik naładowany dodatnio. Przemiana α może być samorzutna,  gdy wartość energii rozpadającego się jądra jest większa od sumy energii powstałych produktów rozpadu. W przemianie α jądro o liczbie atomowej Z i liczbie masowej A samorzutnie emituję cząstkę α, której energia kinetyczna mieści się w granicach 4-9 MeV. W skutek emisji cząstki α masa jądra maleje o 4 jednostki, a ładunek o dwie jednostki. By znaleźć powstały w ten sposób pierwiastek należy spojrzeć w lewą stronę układu okresowego(o dwa miejsca). Rozpadowi jąder w większości przypadków towarzyszy promieniowanie gamma. Przemianom α ulegają głównie jądra ciężkie. Naturalnymi emiterami promieniowania α są m.in. takie izotopy jak: , , , , ,

Cząstki α przy zderzeniu z materią tracą energię i zmieniają kierunek zgodnie z prawem zachowania pędu i energii. Dwa procesy są wtedy możliwe. Rozproszenie sprężyste, kiedy to zachodzi tylko zmiana energii kinetycznej zderzających się elementów. W rozproszeniu niesprężystym następuje zmiana energii potencjalnej napotkanego elementu materii. Można tu wyróżnić dwa rodzaje tego typu zjawisk: wzbudzenie (1) i jonizacja (2):

1)

2)

Promieniowanie a obserwuje się z reguły jedynie u pierwiastków promieniotwórczych, przeważnie naturalnych. Cząstki a wysyłane przez dany radiopierwiastek mają praktycznie jednakową energię. Energię te mierzy się zazwyczaj wielkością zasięgu cząstek w powietrzu w temperaturze 150C pod ciśnieniem 760 mmHg. Wielkość zasięgu zwiększa się ze wzrostem energii promieniowania.

Zależność energii cząsteczek a od ich zasięgu w powietrzu można wyrazić następującym równaniem:

R=kE3/2

R- wielkość zasięgu [cm]

E- energia cząstek [MeV]

k- współczynnik proporcjonalności

      

Energia promieniowania a zależy od natury pierwiastka promieniotwórczego. Według prawa Geigera – Nuttala wielkość zasięgu cząstek a jest większa u pierwiastków krótkożyciowych.

ln l = A + B*lnR

l- stała zaniku

A i B- współczynniki charakteryzujące rodzinę promieniotwórczą.

Długość zasięgu związana jest z prędkością początkową cząstki a w sposób następujący (prawo Geigera):

R=k*Vo3

V0- prędkość początkowa [cm/sek]

k-stała,równa 9,25*10-28

 

       Silne działanie jonizujące jest jedną z najważniejszych własności promieniowania a służącą do ich wykrywania i oznaczania ilościowego.

Do tego celu wykorzystuje się różne metody, a mianowicie: bezpośredni pomiar prądów jonizacyjnych w naświetlanym gazie- zazwyczaj w powietrzu; zliczanie oddzielnych rozpadów a na podstawie wywołanych przez nie wyładowań między powierzchniami naładowanymi na wysokiej różnicy potencjałów; zastosowanie komory Wilsona, w której przesycona para wodna kondensuje się wokół jonów, powstających od przelatującej cząstki a i tworzy ślad składający się z wielkiej liczby drobnych kropelek wody.

       Jonizacja jest to zjawisko odrywania elektronów od atomów lub cząsteczek wskutek dostarczenia im energii(tzw. energii jonizacji) przez:

1)zderzenie z elektronami

2zderzenie z jonami i atomami

3)za pośrednictwem promieniowania elektromagnetycznego o dostatecznie dużej energii kwantów

4)ogrzanie do wysokich temperatur (termojonizacja).

 

 

2.      Oświadczenie:

 

Oświadczam że jestem świadoma, iż na pracowni chemii jądrowej występują następujące zagrożenia:

- izotopy promieniotwórcze, które należy umieszczać za osłona ołowiowa

- wysokie napniecie na zasilaczu

 

                                                                            ……………………………… 

 

 

 

Zgłoś jeśli naruszono regulamin