Przeczytaj
Warto przeczytać
Promieniowanie gamma jest krótkofalowym promieniowaniem elektromagnetycznym, o długości fali mniejszej niż 1 nm, co odpowiada energii fotonufotonu wynoszącej ok. 1 keV.
Promieniowanie gamma jest emitowane przez wzbudzone jądra atomowe, np. po rozpadzie promieniotwórczymrozpadzie promieniotwórczym lub reakcji jądrowej. W przyrodzie jego głównym źródłem są rozpady naturalnych izotopów promieniotwórczych oraz promieniowanie kosmicznepromieniowanie kosmiczne.
Promieniowanie gamma jest określane jest jako jonizujące. Oznacza to, że oddziałując z materią posiada zdolność jonizacji atomów i cząsteczek. Rozróżniamy trzy główne procesy oddziaływania promieniowania gamma z materią:
Efekt fotoelektryczny wewnętrzny, polegający na tym, że foton padający na materię przekazuje całą swoją energię elektronowi znajdującemu się na powłokach atomowych, odrywając go z atomów lub przenosząc na wyższy poziom energetyczny.
Rozpraszanie Comptonowskie (efekt Comptona), polegające na tym, że foton promieniowania gamma przekazuje część swojej energii elektronowi (Rys. 1.). Ruch elektronu i fotonu po rozproszeniu spełnia zasadę zachowania energii i pędu. W pojedynczym akcie oddziaływania następuje zazwyczaj niewielka zmiana energii kwantu promieniowania gamma. Zmiana energii fotonu zależy od kąta rozproszenia (theta), czyli kąta znajdującego się pomiędzy wektorem prędkości fotonu po rozproszeniu i przed rozproszeniem. Maksymalny przekaz energii występuje w wyniku rozproszenia wstecznego, czyli takiego, w którym foton po rozproszeniu porusza się w kierunku przeciwnym do początkowego (theta = 180°).
R1YgFQCc9FPqi Kreacja par elektron - pozyton, polegająca na zmianie wysokoenergetycznego fotonu na parę cząstka‑antycząstka. Aby proces mógł zajść, energia kwantu promieniowania gamma musi być większa od sumy mas spoczynkowych cząstek wymnożonej przez cIndeks górny 22. Masa elektronu, wyznaczona w jednostkach wynosi 0,51. Graniczna energia fotonu wynosi więc ok 1,02 MeV.
Prawdopodobieństwo zajścia konkretnego procesu zależy od energii fotonu promieniowania gamma oraz od materiału, w którym następuje oddziaływanie. Rysunek 2 prezentuje wykres warunków, w których dominują poszczególne, wymienione procesy. Na osi x znajduje się energia fotonów, na osi y - liczba atomowa materiału. W przypadku materiałów o średniej i dużej liczbie atomowej, zjawisko fotoelektryczne dominuje dla niewielkich energii fotonów (poniżej ok. 1 MeV), efekt Comptona przeważa dla średnich energii fotonów (ok. 1‑5 MeV). Wysokoenergetyczne kwanty promieniowania gamma (powyżej 5 MeV) ulegają głównie kreacji par elektron‑pozyton.
Promieniowanie gamma cechuje bardzo duża przenikliwość. Skuteczne pochłonięcie wiązki fotonów wymaga zastosowania grubych osłon, najczęściej wykonanych z ołowiu lub innego materiału o dużej gęstości i liczbie atomowej.
Słowniczek
(ang.: photon) nazwa pochodzi od greckiego słowa phiῶς oznaczającego światło. Foton jest cząstką elementarną, przenoszącą kwant, czyli jedną porcję energii promieniowania elektromagnetycznego. Energia fotonu jest ściśle określona i uzależniona od częstotliwości fali elektromagnetycznej.
(ang.: cosmic radiation) wysokoenergetyczne promieniowanie, które dociera do Ziemi z Kosmosu. Zawiera zarówno cząstki obdarzone masą, jak i promieniowanie elektromagnetyczne.
(ang.: radioactive decay) zachodząca samorzutnie przemiana, w wyniku której jądro atomowe zmienia się w inne jądro. Najpopularniejszymi rozpadami promieniotwórczymi są rozpad alfa i rozpad beta. Rozpadowi promieniotwórczemu towarzyszy emisja promieniowania jądrowego.