Gamma-sugárzás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A gamma-sugárzás nagyfrekvenciájú elektromágneses hullámokból (1019 Hz, 30-50 keV felett, illetve 20-30 pikométer hullámhossz alatt) álló sugárzás, mely a gerjesztett atommagok alacsonyabban fekvő állapotba történő átmenetekor, az úgynevezett gamma-bomláskor is keletkezik. Ez a bomlás sok esetben kíséri az alfa- és béta-bomlást, valamint a magreakciókat.

Jelentkezik egy bizonyos átfedés a röntgen- és a gamma-sugarak között: a röntgensugarak egészen a 60-80 keV-os tartományig terjedhetnek.

A gamma-sugarak (mint minden más ionizáló sugárzás) előidézhetnek égési sebeket, rákot és genetikai mutációkat.

A gamma-sugarak elleni védekezés nagy atomtömegű és sűrűségű elemekkel a leghatásosabb. Erre a célra általában az ólmot használják. De például a reaktorok aktív zónáját több méter vastag nehézbeton fallal veszik körül, ami egy magas kristályvíztartalmú, nehézfémmel, például báriummal (barit) adalékolt beton. Minél nagyobb energiájú a gamma-sugárzás, annál vastagabb réteg szükséges a védekezéshez.

Kölcsönhatása az anyaggal[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A gamma-sugárzás három módon lép kölcsönhatásba az anyaggal:

  • Fotoeffektus (fényelektromos hatás) – egy atom elektronhéja elnyeli a fotont. E foton energiája teljesen egy elektron energiájává alakul át, amely gerjesztett állapotba kerül vagy elhagyja az atomot.
  • Compton-szórás a foton rugalmatlan szóródása egy szabad, illetve gyengén kötött elektronon. Ez esetben a foton energiájának csak egy részét adja át az elektronnak.
  • Párképződéselektron-pozitron pár képződhet, ha a foton energiája meghaladja az 1,02 MeV-ot (az elektron – pozitronpár nyugalmi tömege)
Az alumínium abszorpciós koefficiense. Látható, hogy kisebb energiákon a Compton-effektus, míg nagy energiákon a párkeltés dominál.

Mivel ezen jelenségek egy meghatározott valószínűség szerint következnek be, ezért felírhatjuk a következő egyenletet:

dI=-I\ \mu \ dx

Ezt integrálva kapjuk a sugárzás intenzitására (I) vonatkozó törvényt a közegben megtett távolság (x) függvényében.

I(x) = I_0\ e^{-\mu \ x}

A \mu az abszorpciós koefficiens. A mellékelt ábrán látható az abszorpciós koefficiens energiafüggősége.

Alkalmazása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • sterilizálás
  • terápia – rákos daganatok eltávolítása
  • radiológia – radioaktív izotópok nyomon követése a szervezetben
  • gamma-radiográfia – roncsolásmentes anyagvizsgálat, átvilágítás, hibakeresés
  • elemanalízis – karakterisztikus gammafotonok segítségével (például aktivációs analízis és pgga)

Felfedezése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A gamma-sugarakat 1900-ban Paul Ulrich Villard fedezte fel. Sokáig részecskéknek hitték őket, míg 1910-ben William Henry Bragg be nem bizonyította, hogy elektromágneses hullámokról van szó. Megmérte a hullámhosszukat kristályon való diffrakció segítségével.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]