Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA Z MATERIĄ TADEUSZ HILCZER.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA Z MATERIĄ TADEUSZ HILCZER."— Zapis prezentacji:

1 ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA Z MATERIĄ TADEUSZ HILCZER

2 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 2 Plan wykładu 1.Wprowadzenie 2.Podstawowe pojęcia 3.Zderzenie i rozproszenie 4.Przewodnictwo materii 5.Naturalne źródła promieniowania jonizującego 6.Oddziaływanie promieniowania jonizującego bezpośrednio 7.Oddziaływanie promieniowania jonizującego pośrednio 8.Źródła promieniowania jonizującego 9.Pole promieniowania jonizującego 10.Detekcja promieniowania 11.Skutki napromieniowania materii żywej 12.Dozymetria medyczna 13.Ochrona przed promieniowaniem 14.Osłony przed promieniowaniem

3 Podstawowe pojęcia

4 Układy odniesienia Przy opisie propagacji promieniowania, jonizacji, oddziaływania promieniowania z materią, przy obliczeniach dawek promieniowania, obliczeniach osłon itd. –stosuje się odpowiednie układy odniesienia geometryczne uwzględniające pewne cechy fizyczne Dobór układu odniesienia jest istotny dla –dokładnego opis zachodzących zjawisk –możliwość zastosowania wyników do celów praktycznych Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 4

5 Układ współrzednych kartezjański prostokątny –położenie punktu P określają liczby x, y, z –element objętości dV dV = dx dy dz [m 3 ] Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 5

6 Układ współrzednych biegunowy –położenie punktu P określają liczby kąt azymutalny kąt radialny –element objętości dV Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 6

7 Układ współrzednych cylindryczny –położenie punktu P określają liczby kąt azymutalny –element objętości dV Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 7

8 Trójkąt sferyczny mamy punkty A(r), B(r 1, 1, 1 ), C(r 2, 2, 2 ) we współrzędnych biegunowych –końce wektorów promieni wodzących r, r 1 i r 2 opisują trójkąt sferyczny A,B,C –kąt zawarty pomiędzy wektorami r 1 i r 2 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 8

9 Układy odniesienia układ L (laboratoryjny) – związany z nieruchomym elementem rozpatrywanego procesu układ S - związany z środkiem mas wszystkich cząstek biorących udział w danym zjawisku układ L - pęd nieruchomego elementu jest równy zeru układ S - suma pędów wszystkich elementów jest równa zeru Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 9

10 Układy odniesienia układ L - promień wodzący punktu P r = r 0 + r, –r 0 - wektor wodzący środka masy w układzie L L - prędkość punktu P v = v 0 + v –v 0 - prędkość środka masy względem układu L, v - prędkość punktu P względem układu L układ L - całkowity pęd elementów –M - całkowita masa układ L – całkowita energia elementów Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 10

11 Kąt bryłowy kąt bryłowy - część przestrzeni ograniczoną prostymi, wycho­dzącymi z punktu W (wierzchołkiem kąta) oraz dowolną krzywą zamkniętą miara kąta bryłowego - powierzchnia wycinka kuli o jednostkowym promieniu, wycięta przez kąt bryłowy (wierzchołku W w środku kuli) jednostka kąta bryłowego - stereoradian [srd] pełny kąt bryłowy = 4 srd Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 11

12 Kąt bryłowy element powierzchni prostopadły do r [m 2 ] element kąta bryłowego [srd] Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 12

13 Kąt bryłowy element powierzchni nie jest prostopadły do r – - kąt pomiędzy kierunkiem r a normalną zewnętrzną n do powierzchni ds element kąta bryłowego Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 13

14 Kąt bryłowy Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 14 kąt bryłowy dla symetrii osiowej

15 Kąt bryłowy dysku powierzchnia S ma kształt dysku o promieniu r –punkt W leży nad środkiem dysku –jego śladem na powierzchni jednostkowej kuli jest okrąg kąt bryłowy l - tworząca stożka, h – wysokość stożka Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 15

16 Kąt bryłowy dysku powierzchnia S ma kształt dysku o promieniu r –punkt W nie leży nad środkiem dysku –dla nie dużego przesunięcia r (niewielka wartość r/l) kąt bryłowy Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 16

17 Kąt bryłowy wycinka dysku kąt bryłowy Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 17

18 Kąt bryłowy pierścienia kąt bryłowy Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 18

19 Kąt bryłowy wycinka pierścienia kąt bryłowy Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 19

20 Kąt bryłowy prostokąta kąt bryłowy Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 20

21 Kąt bryłowy prostokąta Krzywe jednakowego kąta bryłowego W (dla symetrycznego położenia punktu W) Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 21

22 Opis cząstek o jednakowej masie mamy zbiór N cząstek –jednego rodzaju –o jednakowej masie M –nie oddziałujących ze sobą oraz –nie posiadających ładunku elektrycznego inne parametry jak np. rozkład cząstek, energia E, prędkość v, mogą być różne zarówno w przestrzeni jak i w czasie cząstek jest na tyle dużo, że przestrzeń, w której się znajdują można uważać za przestrzeń ciągłą Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 22

23 Opis cząstek o jednakowej masie własności takiego zbioru cząstek można opisać –za pomocą odpowiednich pól gęstości prędkości energii –oraz definiować odpowiednie strumienie określona zmiana parametru cząstek może być różna w różnych przedziałach parametru Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 23

24 Gęstość cząstek zmiana gęstości w czasie całkowita liczba cząstek gęstość prądu (w teorii transportu) –liczba cząstek przechodząca przez powierzchnię dS w czasie dt Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 24

25 Strumień cząstek strumień cząstek prąd cząstek gęstość strumienia cząstek gęstość prądu cząstek całkowity strumień cząstek całkowity prąd cząstek całkowita liczba cząstek Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 25

26 Strumień energii promieniowanie monoenergetyczne o rozkładzie izotropowym strumień energii gęstość strumienia energii całkowity strumień energii Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 26

27 Różniczkowa gęstość cząstek cząstki o jednakowej masie, różnych energiach i rozkładzie anizotropowym strumień cząstek jest funkcją energii E i kierunku ruchu cząstki różniczkowa gęstość strumienia cząstek względem kierunku i energii całkowita gęstość strumienia cząstek Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 27

28 Różniczkowa gęstość cząstek różniczkowa gęstość strumienia cząstek względem kierunku o energii przypadającej na element kąta bryłowego różniczkowa gęstość strumienia cząstek względem energii całkowita gęstość strumienia cząstek Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 28

29 Różniczkowa gęstość cząstek różniczkowa gęstość strumienia cząstek o symetrii osiowej przypadająca na element kąta radialnego (nie zależy od kąta azymutalnego) całkowita gęstość strumienia cząstek dla strumienia cząstek, strumienia energii i gęstości strumienia energii definicje są podobne. Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 29

30 Różniczkowy rozkład gęstości energii dla promieniowania nie monoenergetycznego i anizotropowego strumień energii jest funkcją kierunku propagacji promieniowania i energii różniczkowa gęstość strumienia energii względem kierunku i energii całkowita gęstość strumienia energii Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 30

31 Widmo energii widmo energii - różniczkowa gęstość strumienia energii względem energii kątowe widmo energii - różniczkowa gęstość strumienia względem kąta bryłowego Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 31

32 Natężenie promieniowania natężenie promieniowania - gęstość strumienia cząstek (lub gęstości strumienia energii) na element kąta bryłowego związek pomiędzy natężeniem promieniowania a gęstością strumienia cząstek promieniowania izotropowego natężenie promieniowania jest stałe Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 32

33 Prawdopodobieństwo oddziaływania do określenia strumienia promieniowania w danym miejscu materii potrzebna jest –znajomość procesów oddziaływania rozchodzącego się promieniowania w tym punkcie materii –prawdopodobieństwo zajścia określonego procesu którego miarą mikroskopową jest przekrój czynny na dany proces makroskopową jest współczynnik absorpcji danego promieniowania Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 33

34 Prawdopodobieństwo oddziaływania cząstka wylatująca z punktu r w kierunku o energii E na drodze dl może –doznać rozproszenia (proces s) zmienia energię i kierunek –zostać pochłoniętą (proces c) znika –ulec podziałowi (proces f) powstaje kilka nowych cząstek –przejść bez oddziaływania Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 34

35 Prawdopodobieństwo oddziaływania liczba zdarzeń określonego procesu K zachodząca pod wpływem określonych cząstek w objętości dV materii w czasie dt, jest proporcjonalna do –strumienia cząstek (lub strumienia energii ) –gęstości K ośrodków czułych na dany rodzaj zdarzeń –powierzchni S na którą padają cząstki liczba cząstek która na skutek procesu K zostaje usunięta z wiązki dl - grubość warstwy materii K - miara prawdopodobieństwa Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 35

36 Prawdopodobieństwo oddziaływania współczynnik K określa prawdopodobieństwo zajścia zdarzenia K - przekrój czynny na zdarzenie K jednostką pozaukładową przekroju czynnego jest 1 barn [b], 1b = m 2. dla i niezależnych procesów całkowity przekrój czynny jest ich sumą w rozważaniach kwantowych miara prawdopodobieństwa zajścia zdarzenia nie zawiera klasycznego pojęcia powierzchni lecz jest proporcjonalna do gęstości ośrodków czułych na dany rodzaj zdarzeń Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 36

37 Prawdopodobieństwo oddziaływania Prawdopodobieństwa tych procesów są proporcjonalne do drogi dl: przekroje czynne na dany proces zależą od energii –dla materii niejednorodnej od współrzędnych –liczbowo są równe prawdopodobieństwu danego procesu na jednostkowej drodze suma przekrojów czynnych na te procesy jest miarą prawdopodobieństwa oddziaływania cząstki na drodze dl Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 37

38 Prawdopodobieństwo oddziaływania różniczkowy przekrój czynny - prawdopodobieństwo zajścia procesu K, który jest funkcją pewnego parametru k d K - element przekroju czynnego k - wymiar parametru k całkowity przekrój czynny K zajścia procesu K Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 38

39 Prawdopodobieństwo oddziaływania po zajściu procesu s rozkład cząstek opisuje różniczkowy przekrój czynny procesu s po kątach i energii –prawdopodobieństwo, że cząstka mająca kierunek i energię E na jednostkowej drodze dozna rozproszenia w głąb jednostkowego kąta bryłowego o kierunku jej energia będzie zawarta w jednostkowym przedziale w okolicy E przekrój czynny na proces s podobnie - różniczkowy przekrój czynny na proces c Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 39

40 Prawdopodobieństwo oddziaływania różniczkowy przekrój czynny na proces f - średnia liczba cząstek powstałych na jednostkę drogi cząstki pierwotnej w odpowiednich przedziałach i E - średnia liczba cząstek w jednym rozszczepieniu z zależnościami różniczkowymi są związanie niektóre charakterystyki całkowe opisujące wynik uśredniony średni kosinus kata rozproszenia: średnia strata energii na jednostce drogi Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 40

41 Różniczkowy przekrój czynny parametrem k jest kąt bryłowy –różniczkowy przekrój czynny względem kąta bryłowego Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 41

42 Różniczkowy przekrój czynny parametrem k jest kąt bryłowy –całkowity przekrój czynny Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 42

43 Różniczkowy przekrój czynny dla niespolaryzowanej wiązki promieniowania o symetrii osiowej całkowity przekrój czynny nie zależy od kąta radialnego –różniczkowy przekrój czynny –całkowity przekrój czynny Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 43

44 Pochłanianie promieniowania równoległa wiązka promieniowania o –nieskończenie małym przekroju –gęstości strumienia cząstek 0 pada na warstwę materii o –grubości dl –gęstości oddziałujących elementów w wyniku oddziaływania z materią strumienia zmaleje o – przekrój czynny Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 44

45 Pochłanianie promieniowania po scałkowaniu - stała materiałowa - liniowy współczynnik pochłaniania bezwymiarowy iloczyn l - grubość w jednostkach liniowego współczynnika pochłaniania stosowany w praktyce, np. przy obliczaniu osłon dla wiązki równoległej - prawo pochłaniania I 0 - natężenie promieniowania w punkcie l = 0 Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 45

46 Pochłanianie promieniowania liniowy współczynnik pochłaniania charakteryzuje określoną materię masowy współczynnik pochłaniania dla danego rodzaju promieniowania i danego procesu nie zależy od gęstości materii masowy współczynnik pochłaniania jest liczbowo równy różniczkowemu przekrojowi czynnemu przypadającemu na jednostkę masy danego ciała –grubość warstwy materii trzeba wyrażać w gęstości powierzchniowej Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 46

47 Pochłanianie promieniowania punktowe źródło promieniowania wysyła promieniowanie o natężeniu I w kącie bryłowym (dla uproszczenia - symetria kulista) w odległości r jest absorbent C o grubości l 0 w przestrzeni pomiędzy źródłem a absorbentem nie zachodzi oddziaływanie promieniowania z materią Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 47

48 Pochłanianie promieniowania w absorbencie w punkcie x, natężenie promieniowania zależy –od położenia punktu x –od powierzchni wycinka sfery S przechodzącej przez punkt x pierwszy wyraz - zmiana natężenia promieniowania wywołaną zmianą położenia punktu x w materiale C (długością drogi) drugi wyraz - zmiana powierzchni Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 48

49 Pochłanianie promieniowania Tadeusz Hilczer, wykład monograficzny 49


Pobierz ppt "ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA Z MATERIĄ TADEUSZ HILCZER."

Podobne prezentacje


Reklamy Google