Abschirmung radioaktiver Strahlung: Unterschied zwischen den Versionen
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ab 1 MeV | ab 1 MeV | ||
<math>\hbar \omega \underset{ | |||
<math>\hbar \omega \underset{_{\text{+ Kerncoulombpotential}}}{\mathop{\to }}\,{{e}^{+}}+{{e}^{-}}</math> | |||
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== Neutronen == | == Neutronen == |
Version vom 1. Juni 2011, 23:41 Uhr
Der Artikel Abschirmung radioaktiver Strahlung basiert auf der Vorlesungsmitschrift von Moritz Schubotz des 10.Kapitels (Abschnitt 0) der Kern- und Strahlungsphysikvorlesung von Prof. Dr. P. Zimmermann. |
Die Abfrage enthält eine leere Bedingung.
Abbremsung geladener Teilchen (Bethe-Bloch-Formel)
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).
Energieverlust von e-, p und in Luft ( )
Damit Reichweiten Luft Festkörper z. B. MeV
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
Abschwächungskoeffizient µ = µ(Photo) + µ(Compton) + µ(Paar)
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 (Cdl13 , 13% im nato Gemisch) mit d l/lO = 0,18 mm En [MeV] d l/lO [ cm] Betonabschirmung (p "" 2,3kg/dm3 ) 1 8 10 28 100 80