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
………………………………
martalew07