radyasyonradyasyon fİzİĞİ ve ÖlÇÜm yÖntemlerİ

RADYASYONRADYASYONRADYASYON FİZİĞİ RADYASYON FİZİĞİ

VEVE ÖLÇÜM YÖNTEMLERİÖLÇÜM YÖNTEMLERİ

Doç. Dr. Bahar DİRİCAN

A= p+n ; kütle numarası

Z= p ; atom numarası

Atomun çapı: 10-10 mÇekirdeğin çapı : 10-14m

XAZA

Z X

RADYASYON RADYASYON

Elektromanyetik dalga ( X-ışınları , -ışınları )

Parçacık (Elektron, proton, nötron, beta parçacığı, parçacığı...)

Elektromanyetik dalgaElektromanyetik dalga

Elektromanyetik dalgaElektromanyetik dalga

E=h

E:Elektromanyetik dalganın enerjisi

h: Planck sabiti

: Elektromanyetik dalganın frekansı = c.T

: Elektromanyetik dalganın dalgaboyu

T : Elektromanyetik dalganın periyodu T= 1/

X-ışınları X-ışınları

X-ışınlarıX-ışınları

Sürekli spektrum( Bremsstrahlung) x-ışınları

Karekteristik x-ışınları

RadyoaktiviteRadyoaktivite

Bazı atomların çekirdeklerinin kararsız yapıları nedeniyle kendiliklerinden bozunarak bazı ışınlar yayması özelliğine radyoaktiflik , bu olaya da radyoaktivite denir.

Belirli bir elementin birçok kararlı (stabil) ve kararsız (stabil olmayan) izotopları (radyoizotop) bulunabilir.

Doğal radyoaktiviteDoğal radyoaktivite

Atom numarası 82’den büyük olan atomların çoğu doğada radyoaktif durumda bulunurlar.

Yapay radyoaktiviteYapay radyoaktivite

Radyoaktiflik özelliği bulunmayan elementler elektromanyetik alan içerisinde hızlandırıcılarla gerekli hız düzeyine eriştirilen partiküller tarafından bombardıman edilerek radyoaktif hale getirilebilirler. Bu işlem nükleer reaktörlerde hedef çekirdeği nötron bombardımanına maruz bırakmak suretiyle de yapılabilmektedir.

Radyoaktif BozunmaRadyoaktif Bozunma

Radyoaktif BozunmaRadyoaktif Bozunma

nötrinoYX AZ

AZ

11

N=N0 e-t

T1/2= 0.693/

=Bozunma sabiti

Radyoaktivite birimleriRadyoaktivite birimleri

1 Curie = 1Ci =3,7x1010 bozunma/s

1 Bequerel = 1 Bq = 1 bozunma/s

SoğurulmaSoğurulma

Fotoelektrik olay

Compton olayı

Çift oluşumu

Fotoelektrik olayFotoelektrik olay

Compton Compton

E=mc2

(Einstein’ın kütle-enerji eşitliği)

E: Enerji

m: Parçacığın kütlesi

c: Elektromanyetik dalgaların yayılma hızı ( 3x108 m/s )

Çift oluşumÇift oluşum

SoğurulmaSoğurulma

SoğurulmaSoğurulma

SoğurulmaSoğurulma

I= I0 e-x

BirimlerBirimler

1 Röntgen= 2,58x 10-4 Coulomb/kg1 Gray= 1 Joule/kg1 Rad= 1 cGy= 100 erg/gr RBE= D250 kV/ DX

1 Rem= RBE X cGy1 Sievert= 100 Rem

Radyasyon DozlarıRadyasyon DozlarıRadyasyon Doz LimitleriRadyasyon Doz Limitleri

Flight from Los Angeles to London 5 mrem Annual public dose limit 100 mrem Annual natural background 300 mrem Fetal dose limit 500 mrem Barium enema 870 mrem Annual radiation worker dose limit 5,000 mrem Heart catheterization 45,000 mrem Life saving actions guidance (NCRP-116) 50,000 mrem Mild acute radiation syndrome 200,000 mrem LD50/60 for humans (bone marrow dose) 350,000 mrem

Radiation therapy (localized & fractionated) 6,000,000 mrem

Pu-239, U-235, U-233 gibi ağır atomların çekirdekleri nötronların Pu-239, U-235, U-233 gibi ağır atomların çekirdekleri nötronların bombardımanı altında parçalanırlar. bombardımanı altında parçalanırlar.

FüzyonFüzyon

Hafif çekirdeklerin birleşmesi esnasında da enerji meydana gelir. Böyle bir Füzyon reaksiyonunun başlayabilmesi için birkaç milyon ºC sıcaklığa ihtiyaç vardır.

Nükleer PatlamaNükleer Patlama

Yüksek radyoaktivite tesirli bombanın havada patlaması sırasında ateş küresinin çapı 5 km’ ye yaklaşır.

Fisyon artıkları patlama kuvvetleri ve sıcaklık etkisi ile çok ufak parçalara ayrılır.

Uçucu olan gaz kısmı gaz haline geçer. Bunlar stratosfer tabakalarına (18-45 km) kadar yükselir, orada yıllarca kalır ve zamanla yeryüzüne çökerler (Global Serpinti).

Nükleer PatlamaNükleer Patlama

Patlama nedeniyle yeryüzünde çapı 1,5-2 km kadar olan kraterler oluşur. Bu olayda 10-100 milyon ton yeryüzü maddesi buharlaşarak ateş küresinin içine katılır.

Ateş küresi hızla yükselir ve yükseldikçe soğur. Yükselirken birçok toz toprak gibi maddeyi yukarıya sürükler, birkaç dakika içinde troposfer (0-18 km) tabakalarına ulaşır.

Troposferin soğuk tabakalarında yukarı çıkma hareketi frenlenir ve atom bulutu yanlara doğru genişler.

Nükleer PatlamaNükleer Patlama

Çapı 160 km’ ye kadar ulaşabilen mantar tepesi meydana gelir.

Mantar sapı orta kısımdan yükselmeye devam ederek 10 dakika içerisinde 25-27 km’ ye ulaşır ve stratosfer tabakalarına girer.

Stratosfer içinde atom bulutunun erişebileceği yükseklik 32 km’ dir. Buraya fisyon artıkları bol miktarda ulaşır, bu tozlar radyoaktif serpintiler şeklinde zamanla yeryüzüne dönerler.

Nükleer PatlamaNükleer Patlama

Nükleer Patlamanın etkileriNükleer Patlamanın etkileri

Patlama ile meydana gelen hava hareketi binaları yıkar.

Oluşan ateş küresi yangınlar çıkarır.Fisyon esnasında ortaya çıkan ışınları

ve nötronlar canlılara zarar verir.

Radyasyon GiriciliğiRadyasyon Giriciliği

Radyasyon Ölçüm YöntemleriRadyasyon Ölçüm Yöntemleri

İyonizasyon:• İyon odaları + elektrometre• Orantılı sayaçlar• Geiger- Müller dedektörleri• Sintilasyon dedektörleri

İyon odaları + elektrometreİyon odaları + elektrometre

Orantılı sayaçlarOrantılı sayaçlar

Geiger- Müller dedektörleriGeiger- Müller dedektörleri

Termolüminesans OlayıTermolüminesans Olayı

Termolüminesans DozimetreTermolüminesans Dozimetre

Işıma EğrisiIşıma Eğrisi

Film DozimetresiFilm Dozimetresi

Film DozimetresiFilm Dozimetresi

Radyasyon film üzerinde bulunan gümüş bromür moleküllerindeki bağları gevşetir.

Böyle bir film bazı kimyasal maddelerle karşılaştığında gümüş ve brom birbirinden kolayca ayrılır.

Film üzerinde radyasyon dozu ile orantılı bir kararma meydana gelir.

Teşekkür ederim