ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.ΜΕΤΡΗΤΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Transcript

1 ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ Τμήμα Χημικών Μηχανικών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.ΜΕΤΡΗΤΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 5. ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ CERENKOV Ιωάννα Δ. Αναστασοπούλου Βασιλική Δρίτσα

2 ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 6.5 ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ CERENKOV 3 Η ακτινοβολία cerenkov παράγεται μόνον όταν ταχύτατα ηλεκτρόνια κινούνται μέσα σε ένα υλικό με ταχύτητα μεγαλύτερη εκείνης του φωτός για το ίδιο υλικό. Καθώς τα ηλεκτρόνια ή ακτίνες β κινούνται μέσα στην ύλη με ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός, επιβραδύνονται και αποκτούν την ταχύτητα του φωτός, οπότε η διαφορά ενέργειας εκπέμπεται ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην περιοχή μπλε-λευκό του φάσματος. Η ακτινοβολία αυτή ονομάζεται τσερένκοφ (cerenkov). Η αναγκαία συνθήκη για να παραχθεί ακτινοβολία τσερένκοφ σε ένα διαπερατό υλικό δίνεται από την εξίσωση: Βn=1 (6. 2) όπου β είναι η σχετική ταχύτητα φάσης του κινούμενου σωματιδίου (π.χ. ηλεκτρονίου), δηλαδή η ταχύτητα του σωματιδίου προς την ταχύτητα του φωτός στο κενό και n ο δείκτης διάθλασης του υλικού, όπου κινείται το σωματίδιο. Στο Σχήμα 6.6 φαίνονται οι σχετικές κινήσεις των φορτισμένων σωματιδίων και των φωτονίων τσερένκοφ.

4 4 6.5 ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ CERENKOV Σχήμα 6.6. Μετάδοση της ακτίνας τσερένκοφ. Αν σε χρόνο t=0 το σωματίδιο βρίσκεται στη θέση x, το y σε χρόνο t θα ισούται με βct, ενώ στον ίδιο χρόνο η ακτίνα τσερένκοφ βρίσκεται σε απόσταση z ίση με (c/ n)t. Η γωνία εκπομπής των ακτίνων τσερένκοφ είναι θ.

5 6.5 ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ CERENKOV 5 Η ταχύτητα β των κινουμένων σωματιδίων εξαρτάται μόνον από την κινητική τους ενέργεια: 6.3) Σημαντικό είναι ότι η διάδοση της ακτινοβολίας τσερένκοφ γίνεται κωνικά, όπως φαίνεται και στο Σχήμα 6.6. Ο Marshall υπελόγισε το 1952 ότι η γωνία θ δίνεται από την εξίσωση (6.4): (6.4) Η μέγιστη γωνία εκτροπής της ακτινοβολίας τσερένκοφ είναι 41,3 ο, ακόμη και για τις μέγιστες τιμές της κινητικής ενέργειας των ηλεκτρονίων. Η ακτινοβολία τσερένκοφ φαίνεται σε έναν επιταχυντή ως ένα φωτοστέφανο μπλε-άσπρου χρώματος που περιβάλλει τον επιταχυντή.

6 6.5 ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ CERENKOV 6 Η ακτινοβολία τσερένκοφ άρχισε τα τελευταία χρόνια να χρησιμοποιείται στην βιοχημεία για την παρακολούθηση των βιολογικών αντιδράσεων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούν 32Ρ, ο οποίος εκπέμπει ακτίνες β και από την καταγραφή των ακτίνων β παρακολουθούν την πορεία του φωσφόρου στο βιολογικό σύστημα. Για την μέτρηση της ακτινοβολίας τσερένκοφ που παράγεται σε ένα σύστημα χρησιμοποιούνται υγροί σπινθηριστές. Οι φωτοκάθοδοι είναι διατεταγμένοι κατά 180 ο. Για την πλήρη κάλυψη των γωνιών του κώνου που σχηματίζει η ακτινοβολία τσερένκοφ απαιτούνται τέσσερις φωτοκάθοδοι για την καταγραφή της. Ένα από τα μειονεκτήματα της χρήσης της ακτινοβολίας τσερένκοφ για την μελέτη της πορείας ενός ραδιοϊσοτόπου είναι το γεγονός ότι η μέτρηση εξαρτάται από τον όγκο του δείγματος. Πολλές φορές για τον αριστοποιημένο όγκο μιας συσκευής η μέτρηση εξαρτάται από το είδος του ραδιοϊσοτόπου. Έτσι διαπιστώθηκε ότι για την ίδια συσκευή από τα ραδιοϊσότοπα 34m Cl, 36 Cl 38 Cl και 32 P το ισότοπο 38 Cl απαιτεί μεγαλύτερο όγκο δείγματος. Επειδή η ακτινοβολία που εκπέμπεται απορροφά στην περιοχή του υπεριώδους απαιτούνται ειδικά δοχεία διαπερατά από το υπεριώδες φως.

7 ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.