Interacțiunea radiațiilor ionizante cu substanță

La impactul cu substanta, fasciculele de radiatii ionizante sufera procese de atenuare datorita devierii (imprastierii) acestora printr-un mecanism monoact, sau prin absorbtie, cand isi pierd complet energia, pe baza unui mecanism continuu. Cele mai importante efecte ale radiatiilor ionizante sunt excitarea si ionizarea, care pot fi directe – in cazul particulelor incarcate electric, sau indirecte – in cazul radiatiilor X, γ si a neutronilor.

A. EFECTE MOLECULARE ALE IRADIERII

1. Interactiunea primara a radiatiilor ionizante cu substanta

Efectele primare depind de :

-natura radiatiei

-energia radiatiei

a) Radiatiile electro-magnetice (X si γ)

-efectul fotoelectric

hf=Lextractie +mv2/2

hf= energia fotonului (h=constanta lui Plank)

mυ2/2= Wcin a electronului

-efectul Compton

hf=hf’+mv2/2

f’<f λ’>λ

_ +

-formarea de perechi e --- e

daca hfincident > 2 x 0,511 MeV → e- + e+

apoi e- + e+ → 2 hf=2 x 0,511 MeV= 1,022 MeV

Energia se transforma in masa (materializarea)

hf2=511 KeV

-reactii fotonucleare

apar la hf> 10 MeV

Principalele efecte primare ale radiatiilor electromagnetice, functie de Z si energia fotonului:

b) Radiatii corpusculare incarcate electric (α, β, p)

excitari

→interactia la nivelul invelisului electronic

ionizari

Energia consumata pentru crearea unei perechi de ioni + si – este de aproximativ 30 eV.

→interactia cu nucleul→ radiatii de franare

c) Radiatii corpusculare neutre (neutroni)

→ interactia radiatiei cu nucleul.

Exista doua tipuri de neutroni:

a) neutroni rapizi (E> 1 KeV)→ Sufera ciocniri elastice cu nucleul. In urma ciocnirii, nucleul capata un recul si se deplaseaza din pozitia de echilibru. Eficacitatea ciocnirii este cea mai mare in cazul nucleelor usoare. Din punct de vedere biologic este foarte importana ciocnirea elastica cu nucleul de hidrogen ( cu randamentul=0,5)

Consecinte ale ciocnirii elastice :

-reculul nucleului (deplasare)→ionizari

1

-incetinirea n

0

b) neutroni lenti. Sunt captati de nucleu si conduc la aparitia unui nucleu in stare excitata care va emite ulterior (prin dezexcitare) o cuanta γ (= captura radioactiva)

curs fizica nucleara despre radiatiile ionizante; efecte ale acestora.