1 / 25

Dolet těžkých nabitých částic

Určete přibližně dolet částice  o rychlosti 1,5.10 7 m/s s použitím informací v rámečku. m  = 4,0026 m u , m u =1,6605.10 -27 kg. Dolet těžkých nabitých částic. Energie částice je rovna. Ionizační energie vzduchu ~ 34 eV ~ 10 4 iontových párů na 1 cm dráhy  částice ve vzduchu.

flavio
Download Presentation

Dolet těžkých nabitých částic

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Určete přibližně dolet částice  o rychlosti 1,5.107 m/s s použitím informací v rámečku. m= 4,0026mu, mu=1,6605.10-27 kg Dolet těžkých nabitých částic • Energie částice je rovna Ionizační energie vzduchu ~ 34 eV ~ 104 iontových párů na 1 cm dráhy  částice ve vzduchu

  2. Určete přibližně dolet částice  o rychlosti 1,5.107 m/s s použitím informací v rámečku Dolet těžkých nabitých částic • Počet vzniklých iontových párů je dán podílem kinetické energie a energie potřebné na vytvoření jednoho páru • Jestliže 10000 párů se vytvoří na 1 cm, pak 137275 párů se vytvoří na 13,7 cm = přibližný dolet Ionizační energie vzduchu ~ 34 eV ~ 104 iontových párů na 1 cm dráhy  částice ve vzduchu

  3. Přibližně za jak dlouho bude částice pohlcena? Dolet těžkých nabitých částic • Průměrná rychlost částice, která se zastaví z 1,5.107 m/s na nulu je 7,5.106 m/s • Dráhu 13,7 cm urazí touto průměrnou rychlostí za Kolik iontových párů vznikne za 1 s v detektoru, na který dopadá primární záření  o intenzitě 1 Ci = 3,7.1010 Bq a energii 4,67 MeV? • Pohlcením jedné částice vznikne 137275 párů, pohlcením 3,7.1010 částic za 1 s vznikne137275 . 3,7.1010 = 5,08.1015 iontových párů za 1 s

  4. Ionizační komory (IK) Založeny na principu kondenzátoru, pracují v oblasti nasyceného proudu Plněné plynem (vzduch, H2, He, apod.) při tlaku vyšším i nižším než je atmosférický Proudové IK, statické IK A) Měření proudu (toku náboje, tj. částic) I=Q/ t I=e.N0.pave • e... elementární náboj • N0 ... počet absorbovaných ioniz. částic za 1 s (intenzita záření) • pave ... průměrný počet iont. párů vytvoř. jednou ioniz. č.

  5. Ionizační komory (IK) • e... elementární náboj • N0 ... počet absorbovaných ioniz. částic za 1 s • pave ... průměrný počet iont. párů vytvoř. jednou ioniz. č. Jak velký elektrický proud protéká ionizační komorou detekující záření  o intenzitě 1 Ci = 3,7.1010 Bq a energii 4,67 MeV? I=Q/ t I=e.N0.pave • Dosazením pave = 137275 a N0 = 3,7.1010 s-1 plyne • I=1,602.10-19. 3,7.1010. 137275 = 0,814 mA

  6. Určete dolet částice  o rychlosti 1,5.107 m/s, tj. o kinetické energii 4,67 MeV Dolet těžkých nabitých částic • Porovnání odhadu vs. empirický vztah • Odhad – dolet 13,7 cm • Příčiny nesouladu • Pouze řádový odhad ~ 10 000 párů na 1 cm • Nelinearita závislosti R(T) • Podhodnocení počtu vzniklých párů na 1 cm pro nízkoenergetickou částici  z důvodu maxima ionizační schopnosti – viz Braggova křivka

  7. Určete energii částice a, jejíž dolet ve vzduchu je 5 cm Dolet těžkých nabitých částic • Empirický vztah je nutné invertovat, abychom získali závislost T(Ra) • Výsledek spadá do intervalu 4-7 MeV, pro který je použitý vztah platný

  8. Ověřte s použitím tabulky platnost empirického vztahu pro dolet částic a Dolet těžkých nabitých částic • A... nukleonové číslo látky (absorbátoru) • Tloušťky d ekvivalentní vrstvě vzduchu 1 cm,  • 1,68 • 2,24 • 2,67 • 3,26 • 1,36

  9. Plošná hustota (tloušťka) látky d Určete tloušťku (v m) železného plechu, který absorbuje záření  stejně jako 1 cm vzduchu

  10. Plošná hustota (tloušťka) látky d • Dvě možnosti řešení • 1) S použitím nejbližší experimentální hodnoty doletu • 2) S použitím fitované hodnoty doletu pro Fe 1) Nejbližší hodnota exp. doletu je pro Cu, aproximujeme Určete tloušťku (v m) železného plechu, který absorbuje záření  stejně jako 1 cm vzduchu 2) Dosazením nukleonového čísla Fe, A=56

  11. Plošná hustota (tloušťka) látky d Lineární dolet (tloušťka plechu) je dán doletem v g/cm2 a hustotou železa rFe= 7800 kg/m3 Určete tloušťku (v m) železného plechu, který absorbuje záření  stejně jako 1 cm vzduchu

  12. Ověřte, že obě části empirického vztahu vedou v bodě T= 0,8 MeV ke stejné hodnotě, tj. výsledná křivka je v tomto bodě spojitá Dolet lehkých nabitých částic (e-)

  13. Zjistěte, zda je derivace závislosti Rb na T spojitá v bodě T = 0,8 MeV Dolet lehkých nabitých částic (e-) Závislost má mírný skok v první derivaci

  14. Jaký je dolet v cm elektronů o energii 0,6 MeV v hliníku, železe a vzduchu, platí-li a jsou-li hustoty rAl=2700 kg/m3, rFe=7870 kg/m3, rvzduch=1,2 kg/m3? Dolet lehkých nabitých částic (e-) • Hodnota doletu v g/cm2 je dána přímým dosazením do prvního vzorce .

  15. Jaký je dolet v cm elektronů o energii 0,6 MeV v hliníku, železe a vzduchu, jsou-li hustoty rAl=2700 kg/m3, rFe=7870 kg/m3, rvzduch=1,2 kg/m3? Dolet lehkých nabitých částic (e-) • Dolet v cm závisí na hustotě materiálu

  16. Jaká je maximální energie elektronů, které neprojdou vrstvou hliníku o tloušťce 5 mm? Hustota hliníku je 2,7 g/cm3 Dolet lehkých nabitých částic (e-) Protože energii 0,8 MeV odpovídá dolet 0,3 g/cm2, energii doletu 1,35 g/cm2 určíme pomocí vztahu pro vyšší energie

  17. Lineární součinitel zeslabení  Absorpce záření 

  18. Jaká část záření g o energii 0,2 MeV projde 2 mm olověného plechu? Jaká část záření g o energii 0,2 MeV projde 2 mm železného plechu? Jak silný musí být železný plech, aby zeslabil fotony stejně, jako 2 mm olova? Absorpce záření 

  19. Jaká část záření g o energii 0,2 MeV projde 2 mm železného plechu? Absorpce záření 

  20. Jak silný musí být železný plech, aby zeslabil fotony stejně, jako 2 mm olova? Absorpce záření  Tloušťka materiálu potřebného k dosažení požadovaného zeslabení je nepřímo úměrná absorpčnímu koeficientu m (přímo úměrná polotloušťce materiálu)

  21. Hmotnostní koeficient zeslabení m /r • Tloušťky d ekvivalentní vrstvě vzduchu 1 cm,  Součin objemové hustoty  (kg/m3, g/cm3) a tloušťky R (m, cm) vrstvy materiálu

  22. Absorpce RTG záření m/r E E l l Vysoká hodnota zeslabení v cm2/g  silné pohlcování

  23. Jaká část RTG záření o energii 17,4 keV projde 1 mm titanového plechu? Absorpce záření  • Ze znalosti poměru m/r a hustoty titanu spočteme lineární absorpční koeficient

  24. Jak silný musí být olověný plech, aby zeslabil elektromagnetické záření o vlnové délce 1,54 Å na milióntinu? Absorpce záření  • Ze znalosti poměru m/r a hustoty olova spočteme lineární absorpční koeficient

  25. Určete počet atomů vodíku v 1 m3 tetrahydroboritanu lithného LiBH4, víte-li, že jeho hustota je 670 kg/m3 Interakce neutronů s látkou • Molární hmotnost LiBH4 je • M(LiBH4) = 7+10,8+4.1=21,8 g/mol • Z této hmotnosti připadají 4 g/mol na vodíky, tj. v 1 m3 LiBH4 je 670.4/21,8 kg = 122,9 kg vodíků • Hmotnost jednoho atomu vodíku je rovna hmotnosti mp + me =1,6726.10-27 + 9,11.10-31 kg =1,6735.10-27 kg • Počet atomů H v 1 m3 je

More Related