Samenvatting stralingsdeskundigheid Jaar 1

Stralingsdeskundigheid
College 1: Bouw materie & straling
Moleculen zijn bouwstenen van de materie. Ze bezitten de chemische eigenschappen van de stof.
Elementen zijn de basisstoffen van de moleculen. Er zijn 92 (natuurlijk voorkomende) elementen. Het kleinste
onderdeel van een element = atoom = nuclide.
Atoom: tot ongeveer 1900: A-tomein: on”snijdbaar” (massieve bolletjes) – 1897 elektronen (J.J. Thomson) –
e
1919 protonen (1 ) (Rutherford) – 1932 neutronen (Chadwick) – 2000 kerndeeltjes opgebouwd uit 80 subdeeltjes.

Protonen en neutronen hebben een gelijke massa (~ 1 amu), gelijke grootte, maar verschil in lading. 1 amu =
-24 -19
1,66 * 10 g = 1 U 1 e = 1,6 * 10 C (coulomb)
Protonen zijn positief, neutronen neutraal en elektronen negatief. Het aantal protonen bepalen het element.
-19
U = 1 volt 1,6 *10 Joule = 1 elektronvolt = 1 eV
2
Massadecriment en bindingsenergie: E = mc
8 8 2 18
M = massa in kg c = lichtsnelheid = 3*10 e= energie bv. 65*(3*10 ) = 5,85*10 Joule
-30
Massa positron = positief elektron = 0,91 * 10 kg

Algemeen: stabiel systeem bevat minder energie. E(kernen) < E (protonen) + E (neutronen)
M (kern) < M(protonen) + M (neutronen) massadecriment= bindingsenergie

Massagetal = aantal protonen + neutronen = A
A
Atoomnummer = aantal protonen (bepaald soort element) = Z
Naam van het element = N Z N
Op de nuclidekaart is  N en | = Z

Iso = gelijk
Isotoop Z = gelijk (horizontaal) A = verschillend aantal Neutronen
Isobaar Z = verschillend aantal Protonen A = gelijk
Isotoon Z = verschillend (verticaal) A –Z = aantal neutronen gelijk
Isomeer Z = gelijk A –Z = aantal neutronen gelijk
Energieniveau verschillend

Elektronenschillen:
KLMN, Bewegingvrijheid
Van K naar L = energie nodig Van L naar K = komt energie vrij
2
2 n (K = 1, L =2, enz. ) Elektronen gaan om de kern heen (banen = schillen), K schil heeft max. 2
elektronen (dichts bij de kern)

Ontstaan röntgenstraling = X –straling
Kathode (negatief) : elektronen (-) gaan naar de anode
Anode (positief) : elektronen worden aangetrokken => botsen tegen focus =>
straling (1 tot 5 %, rest warmte)

Remstraling: Elektronen worden aangetrokken door de kern. Hoe dichter ze
bij de kern komen, hoe meer ze (de elektronen) worden afgeremd door de
kern, hoe meer energie er vrij komt. Hoe minder ze worden afgeremd, hoe
groter de golflengte is.

Karakteristieke straling: Elektronen worden door andere elektronen uit de
baan geschoten. Hierbij komt een lege plek in de schil. Die lege plek wordt
opgevuld door een elektron uit een hoger gelegen schil, hier komt energie bij
vrij  röntgenstraling.

Quanta of fotonen:
E = EL – EK
Bij L naar K overgang komt energie vrij. Energie is karakteristiek voor de
overgang. Elektromagnetische golven : λ * v = c
8
Λ = golflengte (meter) c = lichtsnelheid (3,0*10 m/s) v= frequentie Hz
Geen deeltjes = geen massa.
Energiepakketjes fotonen: Efoton = h * v = h*c/λ
-34
Efoton = foton-energie (Joule) h = constante van planck (6,63 *10 Js)
V = frequentie (Hz)

Elektromagnetische straling: uitgezonden door een kern met een overschot aan energie: gammastraling = y-
straling
Röntgenstraling = energie elektronenwolk (buiten de kern)
Gammastraling = energie kern

, Stralingsdeskundigheid
Deeljesstraling: Uitgezonden door radioactieve stof. Ze worden opgewekt in deeltjesversnellers.
Alfastraling = heliumkernen-straling = α-straling
Bètastraling = elektronen-straling = β-straling
Neutronenstraling

Ioniserend / niet ioniserend: Wanneer de energie van de straling hoog genoeg is om materie te ioniseren, wordt
het ioniserende straling genoemd.

Theoretisch 4 soorten straling:
- Niet ioniserende e.m.-straling (radargolven, microgolven, gsm-verkeer, zichtbaar licht)
- Ioniserende e.m. straling (UV, röntgenstraling, gamma-straling)
- Niet ioniserende deeltjes –straling (bestaat niet, alle deeltjes-straling is tot ionisatie in staat)
- Ioniserende deeltjes-straling (α-straling, β-straling en neutronen-straling)

College 2: Wiskunde
(zie ander blad)

College 3: Radioactiviteit 1
Radioactiviteit : Als de verhouding tussen het aantal protonen en het aantal neutronen (n/p-verhouding) niet
optimaal is.

N/p-verhouding is te groot : resultaat = n/p-verhouding wordt kleiner. De totale energie-inhoud van de kern wordt
-
kleiner. Energie wordt meegegeven aan β en (=anti-neutrino)
Binnen de kern wordt een neutron in een proton omgevorm :  n/p verhouding te groot


Bv. (Z+1), (A+0)
Eβ gem = 695 keV ; E β max = 1,7 MeV

N/p-verhouding is te klein: Binnen in de kern wordt een proton in een neutron omgevorm:
resultaat = n/p verhouding wordt groter. De totale energie-inhoud van de kern wordt kleiner. De energie wordt
+ + -
meegegeven aan β en (neutrino) . β en e ; annihilatie: 2 fotonen met elk 511 keV 180˚ t.o.v. elkaar


Bv. (Z -1), (A +0)
Eβ gem = 215 keV ; Eβ max = 645 keV

Karakteristieke straling:
K-L-M-N Bindingsenergie: Ebinding K: -69,5keV L: -11,5keV M: -02,3keV N: -0,43keV
182
74W 74 protonen, 108 neutronen in de kern
L – K : 58keV M-L : 9,2keV  enz. verschillen energie tussen de schillen
+
Alternatief voor β emissie:
Elektron-vangst (EC = electron capture of K-vangst)
+
- Kost minder energie dan β -emissie:
- Elektron uit K-schil  karakteristieke X-straling

Binnen de kern wordt een proton in een neutron omgezet.

K-vangst (EC)
49 - 49
- Voorbeeld: V + e  Ti
- (Z-1) (A+0)
- Karakteristieke x-straling van Ti

N/p-verhouding te klein bij nucliden met hoge Z
- Resultaat: n/p verhouding wordt „behoorlijk‟ groter
- Totale energie inhoud van de kern wordt kleiner
M M-4 4
- Energie wordt meegegeven aan α-deeltje ZN x  Z-2Ny + 2He
- Mono-energetisch
4
- α deeltje + 2 elektronen  2He

na verval nog energie over: y-straling
99 99m - 99m 99
42Mo 43Tc + β + v (met streepje boven) 43Tc  43Tc +y Ey = 141keV