Abschirmung radioaktiver Strahlung

Aus PhysikWiki
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Die Abfrage enthält hat eine leere Bedingung.


Abbremsung geladener Teilchen (Bethe-Bloch-Formel)

Abbremsung geladener Teilchen

Übertragener Impuls (senkrecht zur Flugrichtung)

Übertragene Energie


Summation über alle Elektronen mit Stoßparameter zwischen b und b + db ergibt Faktor (N Dichte der Elektronen, im Festkörper ist N ~ ).


Intergration über alle Stoßparameter zwischen bmax und bmin ergibt Energieverlust pro Wegstrecke dx



Wichtiger Faktor:


Obere und untere Grenze:

de Broglie Wellenlänge des Elektrons vom Ruhesystem des ion. Teilchens aus gesehen


bmax: Stoßzeit bmax/v kleiner als mittlere Umlaufzeit des Atomelektrons, d. h.

<I> mittleres Ionisationspotential grob:


Genauere Rechnung mit relativistischen Termen (besonders wichtig für ion. Elektronen, da diese schon im MeV-Bereich relat. zu behandeln sind).


Allgemeine Form von dE/dx


Energieverlust von e-, p und in Luft ( )

10.3.Tabelle.Bethe-Bloch.png

Damit Reichweiten Luft Festkörper z. B. MeV

Reichweiten

Absorption von Gamma-Strahlung

Photoeffekt - Compton-Effekt - Paarbildung


Photoeffekt

gebundenes Atomelektron (insbes. die 1s-Elektronen) --> freies Elektron mit -Bindungsenergie des Elektrons

(hohe Abhängigkeit des Wirkungsquerschnitts von ZAbsorber mit ca. Z5)


Compton-Effekt

(als freies Elektron betrachtet) --> 'Stoß', Klein-Nishina-Formel


Paarbildung

ab 1 MeV


grob
Photoeffekt im keV-Bereich, Comptoneffekt 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)


Relativer Beitrag zur -Abschwächung

Kohlenstoff
Blei


Abschwächungskoeffizient µ = µ(Photo) + µ(Compton) + µ(Paar)


10.7.abschwaechung.intensitaet.png
10.8.abschwaechung.gamma.Al.Pb.png
z.B. = 1 MeV

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 (Cd113 , 13% im nat. Gemisch) mit dl/l0 = 0,18 mm

Betonabschirmung

En [MeV] dl/l0 [ cm]
1 8
10 28
100 80