Editing Abschirmung radioaktiver Strahlung
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Latest revision | Your text | ||
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<noinclude>{{ScriptProf|Kapitel=10|Abschnitt=0|Prof=Prof. Dr. P. Zimmermann|Thema=Kern- und Strahlungsphysik|Schreiber=Moritz Schubotz}}</noinclude> | <noinclude>{{ScriptProf|Kapitel=10|Abschnitt=0|Prof=Prof. Dr. P. Zimmermann|Thema=Kern- und Strahlungsphysik|Schreiber=Moritz Schubotz}}</noinclude> | ||
== Abbremsung geladener Teilchen (Bethe-Bloch- | == Abbremsung geladener Teilchen (Bethe-Bloch-Formell == | ||
[[Datei:10.1.Bethe-Bloch-Formel.png | [[Datei:10.1.Bethe-Bloch-Formel.png]] | ||
Übertragener Impuls | |||
Übertragener | (senkrecht zur Flugrichtung) | ||
PJ. = Kraft 0 Stoßzeit | |||
Übertragene Energie E = | |||
Übertragene | .. | ||
.. b | |||
... | |||
Summation über alle Elektronen mit | .. | ||
b + db ergibt Faktor | dx | ||
ist N ~ | Summation über alle Elektronen mit Stoßparameter zwischen bund | ||
b + db ergibt Faktor 2~ b dboN (N Dichte der Elektronen, im Festkörper | |||
ist N ~ p). | |||
Intergration über alle Stoßparameter zwischen | Intergration über alle Stoßparameter zwischen bmax und bmin ergibt | ||
Energieverlust pro Wegstrecke dx | Energieverlust pro Wegstrecke dx | ||
dE ax = | |||
ZZoN | |||
Wichtiger Faktor: | |||
v 2 | |||
Wichtiger Faktor: | |||
Obere und untere Grenze: | Obere und untere Grenze: | ||
b. ~ K = ~ de Broglie Wellenlänge des Elektrons vom Ruhesystem | |||
ml.n mv | |||
des ion. Teilchens aus gesehen | |||
- 37 - | |||
bmax : Stoßzeit bmaxlv kleiner als mittlere Umlaufzeit des Atomelektrons, | |||
d. h. bmaxlv ~ l/v | |||
mv2 | |||
In <I> <I> mittleres Ionisationspotential | |||
grob: <I> ~ 12 eVoZAbsorber | |||
Genauere Rechnung mit | Genauere Rechnung mit relativistischen Termen (besonders wichtig | ||
für ion. Elektronen, da diese schon im MeV-Bereich relat. zu behandeln | für ion. Elektronen, da diese schon im MeV-Bereich relat. zu behandeln | ||
sind). | sind). | ||
Allgemeine Form von dE/dx | |||
dE | |||
[[Datei:10.2.Graph.Bethe-Bloch.png | ax | ||
1 | |||
[[Datei:10.2.Graph.Bethe-Bloch.png]] | |||
Energieverlust von e | Energieverlust von e-, p und a in Luft (p ~ 1,2 mg/cm3 ) | ||
dE/dx[eV/cm] | |||
[[Datei:10.3.Tabelle.Bethe-Bloch.png | E[eV] | ||
0 ® @ | |||
104 2,3 0104 | |||
105 4,4 0103 | |||
[[Datei:10.4.alpha.beta.reichweiten.png | 106 20103 3,6 0105 5,8 0106 | ||
107 2,3 0103 5,6 0104 90105 | |||
108 2,9 | |||
[[Datei:10.3.Tabelle.Bethe-Bloch.png]] | |||
[[Datei:10.4.alpha.beta.reichweiten.png]] | |||
==Absorption von Gamma-Strahlung== | ==Absorption von Gamma-Strahlung== | ||
Photoeffekt compton-Effekt paarbildung | |||
Photoeffekt: | |||
freies Elektron mit e = ~w-Bindungs | |||
energie des Elektrons | |||
= | nw + gebundenes Atomelektron | ||
(insbes. die 1s-Elektronen) | |||
(hohe Abhängigkeit des Wirkungsquerschnitts von ZAbsorber mit ca. Z5) | |||
compton-Effekt: | |||
(hohe Abhängigkeit des Wirkungsquerschnitts von | ~w + e- (als freies Elektron betrachtet) | ||
'Stoß', Klein-Nishina-Formel | |||
Paarbildung: | |||
ab 1 MeV | ab 1 MeV | ||
llw _______ 4) e+ + e | |||
+ Kerncoulombpotential | |||
--+ "'fiw' + e | |||
grob: Photoeffekt im keV-Bereich, Compton-Effekt im MeV-Bereich | |||
und Paarbildung ab ca. 10 MeV entscheidend | |||
genauer: Wegen der hohen Z-Abhängigkeit von Photoeffekt und Paarbildung | |||
ist der relative Beitrag zur ~-Abschwächung verschieden | |||
(s. Diagramme für C und Pb) | |||
- 39 - | |||
Relativer Beitrag zur ~-Abschwächung | |||
[[Datei:10.5.gamma.abschwaechung.effekt.kohlenstoff.png]] | |||
[[Datei:10.6.gamma.abschwaechung.effekt.blei.png]] | |||
Abschwächungskoeffizient ~ = ~(Photo) + ~(Compton) + ~(Paar) | |||
[[Datei:10.7.abschwaechung.intensitaet.png]] | |||
[[Datei:10.8.abschwaechung.gamma.Al.Pb.png]] | |||
z. B. E~ = 1 MeV Pb 1,2 4 | |||
H20 15 48 | |||
Beton 5-6 15-20 | |||
== Neutronen == | == Neutronen == | ||
1) Schnelle n abbremsen: nach Stoßkinematik am besten durch Kernstöße | |||
mit leichten Kernen, z. B. H20, Graphit, Paraffin | |||
2) Absorption: besonders gut bei thermischen n durch Cadmium | |||
(Cdl13 , 13% im nato Gemisch) mit d l/lO = 0,18 mm | |||
En [MeV] d l/lO [ cm] | |||
Betonabschirmung | |||
(p "" 2,3kg/dm3 | |||
) 1 8 | |||
10 28 | |||
100 80 | |||
[[Datei:10.9.reichweite.gamma.vergleich.png]] | |||