پاورپوینت فیزیک پرتوهای یونیزان برخورد پرتوهای یونیزان با ماده

صفحه 1:


صفحه 2:


صفحه 3:
پرتوهای یونیزان 

صفحه 4:
فیزیک پر توها اتم و ساختار آن: تمام چیزهلیی که در اطراف ما وجود دایند مانند هواء خاک. لب و بالاخره اجسام و مواذ عملا از تعدادی عناصر شیمیلیی تشکیل یافته لند که لین تعداد حدود ‎٩۱‏ عنصر طبیعی در کره خاکی است که سبکتزین آنها هیدروژن و سنگین ترین آنها اورانیوم می باشد. اجزای تشکیل دهنده اتم: آخرین و مناسب ترین تصور از ساختمان لتم لین است که اتم از دو ناحیه قابل تشخیص به شرح زیر تشکیل شده است: للف - ناحیه مرکزی‌به نام هسته شامل پروتون ها و نوترون ها (نوکلئون ها) ب - ناحيه خارجی اتم محیط بر هسته شامل الکترون ها با توجه به اینکه الکترون ها حامل بار الکتریکی منفی و پروتون ها حلمل بار الکتریکی مثبت می باشند. همواره یک نیروی الکترواستاتیکی جاذب بین هسته و الکترون ها برقرار 

صفحه 5:
فیزیک پر توها در ساختار اتم دو محدودیت زير وجود دارد: الف - تعداد لایه های مجاز که الکترون ها روی آنها حرکت می کنند محدود ا ب - تعداد الکترون های موجود در هر لایه نیز محدود است. الليه هابا حروف 06 , با , (0 , 0 و ... نشان داده ميشهند و حداکثر تعداد الکترون ها زوی هر للیه به ترتیب ۳۲۰۱۸۰۸۰۲ و می باشند. ساده ترین اتم. هیدروژن است که یک پروتون در هسته و یک الکترون در لایه 0 دارد. ۷تعداد پروتون های هر اتم را عدد اتمى ناميده و به :1“ نمایش می دهند. “تعداد نوترون هاى هر اتم را عدد نوترونى ناميده و به 00 نمايش مى دهند. اتعداد کل نوکلئون های (مجموع پروتونها و نوترونها) هر لتم را عدد جرمی نامیده وبه 8) نملیش می 38 

صفحه 6:
فیزیک پرتو طبقه بندی هسته ها: همانگونه که اشاره شد هسته عبارت است از لتم بدون فضای خارجی آن. معمولاً هسته ربا همان نماد اتم. ‎n, °‏ " يعنى 06 نشان‌می دهند. ‎(Pte‏ 9 63 نشائكر دو هسته عنصر فسفر هستند. ‎aa‏ ها راامى توان به طویق زیر طبقة بندی ننوه: الف) طبقه بندی بر اساس تساوی اعداد پروتونی. نوترونی و جرمی: آسایزوتوپ ها: هسته هایی هستند که تعداد پروتون های آنها یکسان است. ه + ‎ee‏ ۳ مانند: , بو , ۲ و موم د ‎gg SBS‏ © © وى © السآايزوتون ها: هسته هايى هستند كه تعداد نوترون هاى آنها يكسان است. 3 wor © ‏ع و , © - لك و,‎ , wile 2 الآايزوبار ها: هسته هایی هستند که عدد جرمى آنها برابر ولی تعداد پروتونها و نوترونهای متفاوتی دارند. ۴ 9 ee: ee a ae 

صفحه 7:
فیزیک پرتوها آأایزومرها: هسته هلیی هستند که عدد جرمی و عدد اتمی آنها یکسان است ملی خواضٌْ هسته ای آنها متفاوت می باشد (از نظر نیمه عمر و ترازهای انرفٍی). ایزومربا انری باللتر دریک حللت یمه پایداربوده و با . ی °° ‎ne‏ هه نوشتن ۶ج پس از عدد جرمی مشخص می شود. مانند: ©1 بم (با نیمه عمر ۶ساعت) و اي (با نیمه عفر ۲* :۱ سال) ایزومر یکدیگرند. ب) طبقه بندی بر اساس پایداری هسته ها: لاهسته هلیی که ترکیب پروتون ها و نوترون هایشان پایدار نیست دستخوش واپاشی حی شوند. اینگونه هسته ها ذاتاً ناپایدار بوده وبا گذشت زمان تغییر نموده‌به هسته های جدیدی تبدیل iho ‏می‎ اهسته های پایدار آن دسته از هسته هلیی هستند که برای هميشه ثلبت هستند (حدلقل براى ‎٠١‏ سال) بدون توجه‌به اینکه الکترون های اتم آنها ممکن است تغییر و تحول پیدا کنند. 

صفحه 8:
تولید پرتوهای هسته ای (ذره ای) 

صفحه 9:
دلیل ناپایداری هسته 7 نیروهای موجود درهسته : نیروی قوی هسته ای (نوترون- پروتون) : جاذبه نیروی الکترومغناطیسی بین پروتون ها : دافعه مندی میان این دو گونه نیرو که یکی کششی و دیگری رانشی؛ پایداری هسته را بر عهده دارد و اگر ترازمندی میان دو نیرو از مان برود هسته ناپایدار شده و رادیوا کتیو است. - در طبیعت حدود ۲۵۹ هسته ناپایدار وجود دارد. 

صفحه 10:
نسبت نوترون به پروتون 7 برخی از ترکیب های پروتون و نوترون باعث ناپایداری هسته می شوند. هسته هایی که پایدار نیستند. بگونه ای خودبخودی بهم می ریزند تا به حالت پایدلرتری از ترکیب های پروتون ها و نوترون ها برسند. این روند به پایداری رسیدن هسته از حالت ناپایدار» دگرگونی. فروپاشی و یا واپاشی نامیده می شود. 

صفحه 11:
از رسم تعداد نوترون ها( لاه برحسب تعدادپروتون ها(2)؛به ت۱۲ فى سود ‎rr Tomes he re ree‏ به پروتون ها(۷/2]) در هسته ها در شرايط بهينه مى باشند. لا در منطقه 1. هسته ها داراى فزونى نوترون به بروتون مى باشند. ‎seen‏ ۱۳[ ‎oad‏ تسس PC res ee seers ee ‏ل‎ g isa ‏ساه‎ تاد نوترونا (00) 

صفحه 12:
پرتوزایی - از ميان سه ايزوتوب هیدروژن فقط دو ایزوتوپ هیدروژن معمولی و دوتریوم پایدارند و سومی تابش کننده بتا است که بطور مصنوعی تولید می شود. ین بارهانری بکرل که پوسته هایی از اورانوم معدنی را روی صفحات عکاسی پیچیده در کاغذ های ضد نور قرارداد مشاهده کرد که کاغذها سیاء شده است. نتیجه انورخورشید فلوئورسانس و فسفر سانس هیچکدام سب سیاه شدن فیلم نشده اند. بلکه پرتوزایی. 

صفحه 13:
رادیوم - کشف پرتوزایی توسط بکرل؛ پی یر و ماری کوری را به کشف رادیوم در ۲۶ دسامبر ۱۸۹۸رهنمون شد. ‎He‏ اه یک الکترومتر مجهز به اتاقک یونیزاسیون برای اندازه گیری تشعشع استفاده كردند.آنن ها نشان دادند که شدت تابش متناسب با مقدار اورانیوم است. ‏- آنها ابتدا پولونیوم 2<84 و سپس رادیوم 2284 را کشف کردند. ‏- مشکل بزرگ آنها تخلیص رادیوم از سنگ معدن اورانیتیت بود. ‏7 امروزه در مصارف پزشکی عناصری مثل سزیوم ۱۳۷ کبالت ۶۰ وایریدیوم ۱۹۲ و طلای ۱۹۸ جایگزین اورانیوم شده ‎ 

صفحه 14:
سری ها يا زنجیره رادیواکتیو - رادیونوکلیدها با تلبش ذرات و امواج الکترومغناطیسی به پایداری میر سند » این کار به دوشکل انجام می شود : # يكن مرحلة انق Ra> ”2,,Rn 718, Po 215, Ph 3744, Bim, 214 210 ‏ها‎ >710,,Pb 

صفحه 15:
فرآیند رادیواکتیو و قانون بقای انرژی 7 تبدیلات هسته ای تابع سه قانون : بقای انرژی ؛ بقای عدد جرمی و بقای بار الکتریکی هستند. 7 بقای انرژی : انرژی کل درف رآیندهای رادیواکتیو ثابت است. بقای عددجرمی : مجموع تعداد جرم های موجود در فرآیندهای رادیواکتیو ثابت - بقای بار الکتریکی: مقداربار کل در فرآیندهای رادیواکتیو ثابت باقی می ماند. 

صفحه 16:
فیزیک پرتوها :معادله پرتوزایی هسته اه ‎AM‏ | رز 00-20 .0 - تعداد هسته هاوبر توزلئامليه () - تعداد هسته هاىيرتوزا يساز كذ شبهمان :7 - /ابتولپاشیبا بت بدی(و عبلرتلساز احتم اولپاشیبکهسته در ولحد يمان با توجه‌به اينکه پرتوزلیی (0))-با تعداد هسته های پرتوزا (0)) متناسب است (260 2 8)) در لین صورت میتوان نتیجه گرفت که پرتوزایی نیز نسبت به زمان به صورت نمائی کاهش می یابد. MM 6-68 ,0) - برتوزليوامليه هسته برتوزا و 68 - برتوزليوهسته برتوزا بسراز كذشتهماع 

صفحه 17:
فیزیک پر توها نیمه عمر: نیمه عمر عبارت است از زمان لازم برای آنکه نصف هسته های پرتوزا واپاشی کنندیا مدت زملنی است که طی آن پرتوزلیی به نصف مقدار اولیه می رسد.با توجه‌به لین تعریف و معادله پرتوزلیی عی توان.به سادگی نشان داد که:ا ==> [Gone ‎Pap‏ - نسیمه عمر عنصر پسرتوزا و > - تسعداد نسیمه عمرها ‏یکاهای پرتوزایی: ‏یرو ‎ ‏یکای قسیم پرتوزلیی. کوری (ع0۳)) حی باشد که به (0) نشان داده می شود. هر کوری برابر است با تعداد ۳.۷ **000 2 واپاشی در ثانیه. یکای جدید پرتوزلیی, بکرل (#ج-) می باشد که به 6 ‏نشان داده می شود. هر بکرل برابر است‌با تعدادیک واپاشی در ثانیه. بنابراین نتیجه می شود: ‎ ‎radon 226 1602 ors radon 22 ‏و ود ا شعاد رون و ‏مه عادو ‏ات ‎ ‎ ‎ ‎40-9۷ ۵ @q ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 18:
نیمه عمر پرتوزایی < مدت زمانی که طول می کشد نیمی از هسته های پرتوزا در یک مقدار معین از پرتوزا تجزیه شوند. - به عنوان مثال نیمه عمر 2263 که سال ها در درمان سرطان بکار می رفت ۱۶۲۰ است.در حالی که ۹۲6 دارای نیمه عمر شش ساخت است. 

صفحه 19:
چا 271 O= Dow T1/2=0.6 93/0 0 !( 2 تغییر شمار هسته‌های رادیواکتیو با زمان 

صفحه 20:
نشر آلفا بش ذره آلفا از هسته یک اتم با واکنش هسته ای زیر انجام مي شود - ذره آلفا هسته پایدار اتم هلیوم است. ‎Haty+a‏ ۳ ۳ -_ a Rn ‏)برج عليه‎ 26 2 ۳ ‏مب‎ n > ۱ رادن ۲۲۲ یک گازرادیواکتیو است که از صخره ها و معادن متصاعد می شود. رادیوم همه جا در مقادیر اند ک وجود دارد.بطوریکه در برخی مناطق دارای معادن رادیوم ۲۲۶.وجود گاز رادن درمنازل بدون تهویه کافی می تواند خطرناک باشد. 

صفحه 21:
دونکته دررابطه با نشر آلفا ‎)١‏ نشر آلفا درعناصر با عددجرمی بالا و بیشتراز ۱۵۰ رخ می دهد. ‏۲ انرژی جنبشی ذره آلفا برای یک فروپاشی مشخص, ثابت است.ء ‏مثلا: ‎MeV ‏جنبشی ذره ی آلفا حاصل نجزیه 226 وی 38 برابر‎ eh J ‏است.‎ 8 

صفحه 22:
بر خورد پرتو آلفا با ماده - ذره های آلفا هسته های تم های هلیومی هستند که الکترون ندارند از این رو دارای عدد جرمی ۴ و بار +۲ می باشند. جرم: ‎Q‏ اجرم بزرگ ذره در مقایسه با ذره های دیگر باعث می شود که ذره در روند یومع ماده مسیری مستقیم داشته پاش اچون ذره آلفا در یکای با مثبت دارد رای توان برخورد بالایی است و می تواند با ذره های دارای بار منفی و ذره هایی با بار مثبت برخورد داشته باشد. آسانکته :یونش ویژه(تعداد جفت یون های تولید شده به وسیله ذره در یکای طول مسیر) برای ذرات آلفا نسبت به دیگر ذرات بسیار بالاتر است. 

صفحه 23:
واکنش پرتو آلفا با ماده صورت طیف نیست بلکه تايش آلفا اساسا نكك اترزى أسث به طررى باشد : صرفا آترژی ذراتی که از آن حبرر می کنند کاهش می یابد و که در این نفطه تعدا ثرات هبور جذب ذرات آلفا یر خلاف ذرا که هر چه ضخامت ماده جاذب نازمانی که ضخافت نابه برد نفرسی ترسد تعداد فرات کاهش نمی, کرده از ماده جاذب شدیدا کامش می ‎wah‏ | آمك a ضخامت جاذب . هرا ضخامتى راعه در آن به یکباره جلوی تمامی ذرات گرقته می شود , برد پرتو آلفا نام دارد بره إين برنو به عند اتمى محيط جاذب (رابطه عكس) و انرزى ذره ( رایطه مستقید) وایسته است. 

صفحه 24:
برد پرتو آلفا برای محاسبه برد پرتو آلفا در محیط های مختلف ‏ ابتدا برد پرتو آلفا را در هوا محاسبه کرده و توسط روابط موجود برای محیط های دیگر تعم می دهند - در هوای استاندارد بعنی هوایی با دمای ‎٩62‏ ۰ و فشار ۱ 3117 برای انرژی های مخطف معادلات زیر یزقرار ‎St‏ ‎Ey, <8‏ <4 9 262- ری <124- ریب ‎Eq) <4‏ — رد 036 < ری ‎ed ade 2‏ برد در مقه 3 ۷ 9 سا ما با پیش 0.56 < بر 

صفحه 25:
برد پرتو آلفا در بدن انسان ۰ عدد جرمئ براى بافت يدن تقريبا برابر 1 است ‎٠‏ یاتوجه به اینکه ترکیب اتمی موتر یافت بدن انسان با ترکیب هوا تفاوت چندانی تدارد بنایر اين میتوان از رابطه زیر برای محاسبه یرد در باقت بدن استفاده نمود. ‏برد در ‎fem) ec‏ برد تر | ‎(om)‏ ‎RX p,=R,*P, 0 > ‏جكالى بافت بدن كه معموية ‎ee ahs‏ اهتر مكعب در انظر عى كليرتد 

صفحه 26:
مثال » برای متوقف کردن ذرات آلفای حاصل از پلوئوتیوم ۲۱۰ (انرزی برابر ۵,۳ میلیون الکترون ولت) چه ضحامتی از ورقه آلومیتیومی لازم است؟ سس 62۰03195 24*13-2 11 , 6 - 036-239 دیق 8-395 4-27 ‎say +‏ آلفا در بافتهای بدن می تواند از رابطه زیر بدست آید: ‎3951293707 ‎1 =5.1x10" om ‎R,xp,=R xp R= 

صفحه 27:
بر خورد پرتو آلفا با ماده الس تابش مستقيم آلفا كاربرد يزشكى ندارد. لسأبرد ذرات آلف با انرئى هاى زياد بسيار كم است بنابراین به آسانی در لیه ی شاخى بوست بدن جذب مى شود و خطر يرتوتابى در بیرون آن صفر است wi اكر مواد راديواكتيو وارد بدن شده :و آلفا تابش كنتده خطر پرتوتابی درونی بسیار ال asa! لسادر پایان راه ذره آلفا دو الکترون گرفته و به هلیوم تبدیل می شود. 

صفحه 28:
نشر بتا آساتابش بتا در هسته های ناپایداری انجام می گیرد که نسبت لا به 2 بالایی داشته باشند. آسادر تابش بت عدد اتمی هسته دختر یکی افزایش می یبد ‎IO‏ پدیده با واگردانی یکک نوترون به یک پروتون انجام می شود. بن تبديل یکک الکترون و یک آنتی نوترینو آزاد می شود ‏آنتی نوترینوذره ای بدون جرم و بار الکتریکی 20 است که فاقد اثربیولوژیک است ‏ ‎Jel jaa ‎ ‏0 + + 0۷ + 7 + ۷ جر مس رو برچ 0۷ + ‎Rp---> BStp‏ ‎13] - BXe + pt OV ty ‎ 

صفحه 29:
ویژگی های ذره های بتا از سرچشمه تولید بتا که بگذریم. تفاوتى ميان ذره بتا و الکترون وجود ندارد. طی نشر بتا ‏ 9] انرثيى بين بت و آنتی نوترینو تقسیم می شود. انرژٍی جنبشی بتا ثلبت نیست بلکه انرژٍی بطور اتفاقی بین بتا و آنتی نوترینو تقسیم می شود.حداکثر انرژی ذره + مقداری است که ممکن است به آن انتقال یابد. متوسط انرژی طیف بتا برابر یک سوم حداکثر انرژی بتای منتشر شده است. 6 =E,/3- 

صفحه 30:
واكنش يرتو بتا با ماده * همانطور که قبلا ذکر گردید ذرات بتا تک انرژی نبوده بلکه دارای طیف پیوسته ای از انرژی هستند. بعنوار بتا ناشی از فسفر ۳۲ در شکل زیر دیده میشود. مثال طیف انرژی ذرات شماوف افسین: تا انرژی ذره بتا 00 

صفحه 31:
برخورد پرتو بتا با ماده - بیشتر مواد رادیواکتیوی که در پزشکی به کار می رونده تابش کننده ‎cle‏ بتا می باشند. السابرخورد با هسته: - به غلت جرم کوچک و بار منفی ذره های بتا این ذرات به آسانی بة وسیله ی نیروی کششی قوی هسته ای تحت تاثیر قرار می گيرند. - اندازه از دست دادن انرژی در این برخورد می تواند از صفر تا همه ی انرژی ذره باشد و همه ی انرژی هنگامی از دست می رود که یک ذره ى بتا به درون هنته کشیده شود. 

صفحه 32:
برخورد پرتو بتا با ماده - بیشتر مواد رادیواکتیوی که در پزشکی به کار می رونده تابش کننده ‎cle‏ بتا می باشند. آسابرخورد با الکترون های مداری ذرات بتا مى توانند با الکترون های مداری هم برخورد كنند. 7 در این حال نیروی برخوردلز نوع رانشی است. اگر نیرو به اندلزه کافی قوی باشد: ذره بتا می تواند باعث شود که الکترون مداری اتم را ترک کرده و جفت یون تولید شود. 

صفحه 33:
۵+ نشر پوزیترون یا بتای مثبت - هسته های اپایدار پا داشتن نسبت نوترون به پرتون پایین يا دچار کمبود نوترون هستند و یا اينکه شمار فراوانی پروتون دارند - دراین فرآیند که تعداد پروتون های هسته بیش از نوترون هاست .یکی از پروتون های هسته تبدیل به پوزیترون و نوترینو می شود.پوزیترون مانند الکترون ولی بابار مثبت پوزیترون نیز مانند ذره بتاه دارای بیناب پیوسته است و مانند تابش ذره ی بتا برای رسیدن هسته ی دختر به حالت پایه ای آن گذرهای ویه ای همراه با آزاد ساختن گاما انجام می دهد اباية اين دكركونى واكردائى ‎SS‏ لسع وموم ل 

صفحه 34:
برخورد پوزیترون با ماده - پوزیترون با بار مثبت پادماده الکترون است. پوزیترون دارای همان جرم الکترون می باشد. - ولی به علت پادماده بودن آن چگونگی برخوردش با ماده در مقایسه با الکترون تفاوت دارد. رون با همان روشی که الکترون با ماده برخورد نموده و انرژیش را از راه پونش و انگیخته نمودن از دست بدهد. بعد از اينکه پوزیتزون آنرژی جنیشی شود را از دست داده با پادزره الکترون ترکیب شده وراه ابودی را مى بيمايد. - در اثرابودی الرژیالکترومثناطیس ۱/۰۲۲ مگاولت تولید می شود ‎lp =‏ حفظ ممان ؛دوفوتون با ارزی :1۵۱۱ بگاولت دز دو جهت مخالف ایا می شود. ‏زاين فوتون ها برای تضویربرداری 27 ۴ استفاده می شود. 

صفحه 35:
بر دذر ‎Rot‏ - هنگامیکه ذرات باردار از ماده واسط عبور می کنند .هرچه ب ماده نفوذ می کنند احتمال از دست دادن | نرژ ی بیشتر می شود.در خانمه ذره باردار تمامانرژٍی جنبشی خودرا از دست می دهد و به حالت سکون می رسد. - برد ذره ميانگین مسافتی است که ذره باردار در یک جهت نسبت به نقطه برخورد خود طی می ‎AS‏ 

صفحه 36:
عوامل موثر در برد ذرات باردار - ۱ انرژی (2): هرچه پیشترباشد برد پیشتر می شود. ‎R=AE+ B‏ و ضرایب ثابت هستند. - ۲-جرم (1079 هرچه کمترباشد برد یشتر می شود. - ۳-بار ((6): هرچه کمتر برد بیشتر می شود. 1603 هه - ۴-دانسیته یا تراکم ماده واسط(0) :هرجه بيشتر باشد برد ذره كوتاه تر مى شود.بطوريكه رابطه عكس مربع دانسیتهدارد: ‎Ral/d*‏ 

صفحه 37:
پرتوهای آلفاءبتا و کاما - پرتوهای آلفا کمترین قدرت نفوذ را دارند ودر چند سانتی متر از هوا یا در یک ورقه بسیارناز ک از فلز جذب می شوند. - پرتوهای بتا در یک میلی متر سرب جذب می شوند. - پرتوهای كاما ب قدرت نفوذ را دارند و قادر به نقوذ از ۱۰ سانی مس نینس باعتله: - دو پرتوی اول ذره ای بوده ودر میدان الکتریکی و مغناطیسی منحرف می شوند ولی گاما الکترومتناطیسی بوده ومنحرف نمی شود 

صفحه 38:
شکل ۱-۴ قدرت نفوذ پرتوها: پرتوهای فا فقط در سطح پوست نفوذ می‌کنند .,پرتوهای با تا یک الی دو سانتی‌متری به درون بافتهای بدن وارد می‌شوند .پرتوهای گاما قدرت نفوذ بالایی دارند. به طور کامل از بدن رد می‌شوند اما در یک متر بتون جذب می‌گردند. (تصویر از روی شکل منتشر شده توسط ۱۸۸ در کتابچه «تشعشع یک حقیقت زندگی » رسم شده است») 

صفحه 39: