|
|
| Line 1: |
Line 1: |
| __TOC__
| |
| Při průchodu [[ionizující záření|ionizujícího záření]] hmotou dochází k interakci mezi částicemi nebo fotony záření a strukturami okolních [[atom]]ů, tedy jádrem a elektronovým obalem. Samotný průběh interakce závisí na '''charakteru záření''', jeho '''kinetické energii''' a '''složení látky''' ve které interakce probíhá.
| |
|
| |
|
| Interakce je hodnocena ze dvou pohledů:
| |
| * '''z pohledu záření''' – změny energie, počtu částic a směru procházejícího záření;
| |
| * '''z pohledu prostředí''' – přesuny subatomárních částic a na ně navazující reakce.
| |
|
| |
| Podle '''interakce''' rozdělujeme ionizující záření na:
| |
| * '''přímo ionizující''' – elektricky nabité částice – [[Záření alfa|záření α]], [[Záření beta|β<sup>-</sup> a β<sup>+</sup>]], protony, jaderné fragmenty;
| |
| * '''nepřímo ionizující''' – elektroneutrální záření – [[Rentgenové záření|RTG]], [[Záření gama|záření γ]], neutronové záření.
| |
|
| |
| Podle '''místa interakce''' dělíme na:
| |
| * interagující s '''jádrem''';
| |
| * interagující s '''atomovým obalem'''.
| |
|
| |
| Celkově lze tedy ionizující záření rozdělit do tří skupin:
| |
| * '''elektromagnetické''' (fotonové) záření – '''RTG a γ''' záření;
| |
| * '''nabité částice''' – p, α, β;
| |
| * '''nenabité částice''' – neutrony.
| |
| == Interakce elektromagnetického záření ==
| |
| [[Soubor:Inetrakcefoton.png|thumb|right|Pravděpodobnost jednotlivých typů interakce fotonového záření.]]
| |
| K interakci dochází v jádru a jeho elektromagnetickém poli nebo v obalu atomu. Interakce obou druhů záření (RTG a γ) jsou si velmi podobné, liší se místem vzniku (RTG z obalu, γ z jádra) a frekvencí.
| |
|
| |
| Celkově rozlišujeme šest typů interakcí fotonového záření s hmotou (viz tabulka). Podrobněji budou rozebrány jen tři nejvýznamnější: fotoelektrický jev, Comptonův rozptyl a tvorba elektron-pozitronových párů.
| |
|
| |
| {| class="wikitable"
| |
| |-
| |
| ! !! absorbce !! pružná srážka !! nepružná srážka
| |
| |-
| |
| ! elektronový obal
| |
| | fotoelektrický jev || Rayleighův rozptyl || [[Comptonův rozptyl]]
| |
| |-
| |
| ! atomové jádro
| |
| | [[fotojaderná interakce]] || || jaderný rezonanční rozptyl
| |
| |-
| |
| ! EMG pole
| |
| | tvorba elektron-pozitronových párů || ||
| |
| |}
| |
| === [[Fotoelektrický jev]] ===
| |
| {{edituj článek|Fotoelektrický jev}}{{:Fotoelektrický jev}}
| |
|
| |
| === [[Comptonův rozptyl]] ===
| |
| {{edituj článek|Comptonův rozptyl}}{{:Comptonův rozptyl}}
| |
|
| |
| === [[Elektron-pozitronové páry]] ===
| |
| {{edituj článek|Elektron-pozitronové páry}}{{:Elektron-pozitronové páry}}
| |
|
| |
| == Interakce nabitých částic ==
| |
| Těžší částice, nesoucí náboj, interagují s hmotou nepružnými nárazy. Tím předávají okolí svou kinetickou energii. Tento děj nazýváme '''srážkové ztráty energie'''. Náboj se nemění.
| |
|
| |
| Interakce může proběhnout také formou tzv. '''radiační ztráty''', kdy spolu interagují pouze elektromagnetická pole částic. K tomu dochází často u lehkých částic, elektronů.
| |
|
| |
| Částice záření nemusí předat celou svou energii najednou. Energie se v cílové struktuře projeví jako '''excitace''' buď jádra nebo elektronů v obalu. Vždy dochází ke ztrátám energie v podobě tepla. Pokud je předaná energie dostatečně velká, může dojít k odtržení elektronu, který se pak chová jako β<sup>-</sup> částice, jeho kinetická energie je rovna energii předané nárazem. Toto takzvané '''sekundární elektronové záření''' je někdy označováno jako '''záření δ'''.
| |
|
| |
| '''Těžší částice nesoucí větší náboj''' interagují častěji, svou energii předají okolí na krátké vzdálenosti a pak zanikají.
| |
| {{Podrobnosti|LET}}
| |
|
| |
| == Interakce nenabitých částic ==
| |
| [[Soubor:Neutronove interakce.png|right]]
| |
| '''Neutrony''', jako nejvýznamnější zástupci skupiny nenabitých částic, interagují s okolní hmotou jen na základě silných a slabých jaderných sil.
| |
|
| |
| Interakce může probíhat formou '''pružného a nepružného rozptylu''', '''emisí nabité částice''', '''radiačního (neutronového) záchytu''', nebo dojde k '''rozštěpení jádra'''.
| |
| === Pružný rozptyl ===
| |
| Nejpravděpodobnějším typem interakce je '''pružný rozptyl'''. Dochází k němu na velmi malých jádrech, která se svou velikostí blíží neutronu, jako například vodík. Energie, předaná neutronem, se '''celá''' přemění na kinetickou energii zasažené částice. Atom se neexcituje. Odražený neutron pokračuje dále se zbytkem energie. Tomuto ději se říká '''moderace neutronové rychlosti'''. Děj pokračuje dokud se neutron nezpomalí natolik, že může být absorbován jádrem. Moderace se využívá v <sup>235</sup>uranových [[jaderný reaktor|jaderných reaktorech]], kdy atomy vodíku v molekule vody zpomalují rychlé neutrony, vzniklé štěpením.
| |
| {{Podrobnosti|Jaderný reaktor}}
| |
| === Nepružný rozptyl ===
| |
| K '''nepružnému rozptylu''' dochází na jádrech těžkých prvků. Neutron, obdobně jako při pružném rozptylu, předá část své kinetické energie a jako zpomalený pokračuje dál. Zasažené jádro se ale excituje, část předané energie je vyzářena v podobě γ fotonu, zbytek se změní v kinetickou energii jádra.
| |
| === Emise nabité částice ===
| |
| Neutron má tolik energie, že při zásahu jádra vyrazí jeden nebo i několik jaderných elementů. Kinetická energie neutronu je tedy spotřebována na vyražení protonu, α částice nebo deuteronu (jádro deuteria, jeden proton a jeden neutron), zbytek předané energie se změní v kinetickou energii vyražené částice. Tím může dojít ke vzniku nestabilního nuklidu a jeho dalšímu rozpadu.
| |
| === Radiační záchyt ===
| |
| Neutron je zachycen jádrem, jeho kinetická energie je vyzářena v podobě γ fotonu.
| |
| === Jaderné štěpení ===
| |
| Při vhodné rychlosti neutronu, v poměru k cílovému atomovému jádru, může dojít k rozštěpení jádra za vzniku '''štěpných produktů''', kterými jsou většinou radioaktivní izotopy. Při štěpení se z jádra uvolní tolik energie, že vzniklé neutrony mají i '''vyšší energii''', než ten, který způsobil štěpení. Obvykle je emitováni foton γ záření. Pokud se uvolní víc než jeden neutron schopný štěpení, dochází k tzv. '''lavinovému efektu''' s exponenciálním nárůstem interakcí. Této '''řetězové štěpné reakce''' se využívá u jaderných zbraní. V '''moderované''' podobě (= ne všechny vzniklé neutrony štěpí další jádra) je základem jaderného reaktoru.
| |
| <noinclude>
| |
| == Odkazy ==
| |
| === Související články ===
| |
| * [[Ionizující záření]]
| |
| === Použitá literatura ===
| |
| * {{Citace
| |
| | typ = kniha
| |
| | isbn = 80-85109-24-7
| |
| | příjmení1 = Podzimek
| |
| | jméno1 = František
| |
| | titul = Biofyzika ionizujícího záření
| |
| | vydání = 1
| |
| | místo = Hradec Králové
| |
| | vydavatel = Vojenská lékařská akademie Jana Evangelisty Purkyně
| |
| | rok = 1990
| |
| | rozsah = 119
| |
| }}
| |
| * {{Citace
| |
| | typ = kniha
| |
| | isbn = 978-80-246-1386-4
| |
| | příjmení1 = Beneš
| |
| | jméno1 = Jiří
| |
| | příjmení2 = Stránský
| |
| | jméno2 = Pravoslav
| |
| | příjmení3 = Vítek
| |
| | jméno3 = František
| |
| | titul = Základy lékařské biofyziky
| |
| | vydání = 2
| |
| | místo = Praha
| |
| | vydavatel = Karolinum
| |
| | rok = 2007
| |
| | rozsah = 201
| |
| }}
| |
| * {{Citace
| |
| | typ = kniha
| |
| | isbn = 80-247-1152-4
| |
| | příjmení1 = Navrátil
| |
| | jméno1 = Leoš
| |
| | příjmení2 = Rosina
| |
| | jméno2 = Jozef
| |
| | kolektiv = ano
| |
| | titul = Medicínská biofyzika
| |
| | vydání = 1
| |
| | místo = Praha
| |
| | vydavatel = Grada
| |
| | rok = 2005
| |
| | rozsah = 524
| |
| }}
| |
|
| |
| </noinclude>
| |
|
| |
| [[Kategorie:Biofyzika]]
| |
| [[Kategorie:Nukleární medicína]]
| |
| [[Kategorie:Radiodiagnostika]]
| |
