halveringsdikte, dracht

[Jan van de Velde]

Ik word niet goed wijs uit de definities.
Als we het hebben over hoe gammastrraling in een stof doordringt, mag ik er dan van uitgaan dat een gamma botst of niet botst, en in dat eerste geval zijn energie geheel overdraagt en "verdwijnt"?  Of is het meer dat die onderweg meerdere botsingen ondergaat en daarbij beetje bij beetje zijn energie kwijtraakt, zoals dat bij beta's wél het geval lijkt als ik het goed begrijp
 
 
Of om het in een soort van meerkeuzevraag te gieten:
 
stel ik heb een bron die per seconde 1000 gamma's uitzendt, elk met een energie van 1 MeV.
 
wát meet ik dan nog, één halveringsdikte van de bron verwijderd:

• 1000 gamma's van 0,5 MeV
• 500 gamma's van 1 MeV
• 500 gamma's van 0,5 MeV
• qua aantallen deeltjes of energie van elk deeltje valt er weinig te zeggen, je meet ongeveer 500 MeV aan gamma-energie
• .... nog iets anders

 

[jkien]

Als we het hebben over hoe gammastrraling in een stof doordringt, mag ik er dan van uitgaan dat een gamma botst of niet botst, en in dat eerste geval zijn energie geheel overdraagt en "verdwijnt"?  Of is het meer dat die onderweg meerdere botsingen ondergaat en daarbij beetje bij beetje zijn energie kwijtraakt

 

Het originele gammafoton wordt bij een botsing vaak (bij het fotoelektrisch effect en bij het comptoneffect) ingeruild voor een gammafoton met minder energie.

  

Of om het in een soort van meerkeuzevraag te gieten:

 

stel ik heb een bron die per seconde 1000 gamma's uitzendt, elk met een energie van 1 MeV.

 

wát meet ik dan nog, één halveringsdikte van de bron verwijderd:

• 1000 gamma's van 0,5 MeV
• 500 gamma's van 1 MeV
• 500 gamma's van 0,5 MeV
• qua aantallen deeltjes of energie van elk deeltje valt er weinig te zeggen, je meet ongeveer 500 MeV aan gamma-energie
• .... nog iets anders

 

Misschien ligt die definitie niet vast, een onderzoeker definieert de halveringsdikte zoals het beste past bij zijn meetapparatuur.
Een Geigerteller telt gammafotonen van elke energie, daarmee kun je de halveringsdikte meten waarbij de teller precies 500 gamma's van ≤1 MeV detecteert.
Een gammaspectrometer meet het hele energiespectrum, daarmee kun je een halveringsdikte meten waarbij de meter precies 500 gamma's van exact 1 MeV detecteert..

[Jan van de Velde]

 

Het originele gammafoton wordt bij een botsing vaak (bij het fotoelektrisch effect en bij het comptoneffect) ingeruild voor een gammafoton met minder energie.

 

of het na een aantal botsingen nog het originele foton is, of een ander, is vanuit een oogpunt van stralingsintensiteit, van minder belang. Maar een feit is inderdaad dat na botsing de energie van het foton (origineel of ingeruild) afgenomen kan zijn maar er dus nog steeds een foton is. Optie 2, dwz de helft van de fotonen maar met hun volle energie, zal dus niet in de buurt van de werkelijkheid zijn.

 

Blijft de vraag, wat wél? Want voor gamma's gebruikt men bewust halveringsdikte, wat suggereert dat je ook na veel halveringsdiktes nog steeds straling zult meten.

Maar voor alfa's of beta's spreken we altijd van dracht, waarbij dracht een nagenoeg lineair verband heeft met energie:

 

[background=rgb(250,250,250)]http://www.alpharubicon.com/basicnbc/article16radiological71.htm[/background]

 

article16radiological7102.gif (19.16 KiB) 1096 keer bekeken

 

mijn conclusie is dan dat een beta per botsing gemiddeld steeds evenveel energie verliest, en daardoor evenredig (verdere) dracht verliest. 

Zou iets dergelijks voor gamma's ook gelden, al is dat dan over grotere afstanden wegens geringere botsingskans, dan lijkt er weinig noodzaak om voor beide soorten straling een andere beschouwing van doordringend vermogen , dwz dracht of halveringsdikte, te hanteren.

 

Misschien ligt die definitie niet vast, een onderzoeker definieert de halveringsdikte zoals het beste past bij zijn meetapparatuur.

 

Dat zou me raar lijken. Welke grootheden kennen we die variëren met de gebruikte meetapparatuur? 

[jkien]

Deze nuclear-power.net pagina onderscheidt primaire en secundaire gammafotonen. De secundaire hebben minder energie.

"Validity of Exponential Law - The exponential law will always describe the attenuation of the primary radiation by matter. If secondary particles are produced or if the primary radiation changes its energy or direction, then the effective attenuation will be much less. The radiation will penetrate more deeply into matter than is predicted by the exponential law alone."

  

 

Dat zou me raar lijken. Welke grootheden kennen we die variëren met de gebruikte meetapparatuur?

 

Met een kleine toevoeging aan de naam is het niet meer vreemd. Bijvoorbeeld de halveringsdikte van primaire gammafotonen versus halveringsdikte van alle fotonen.

[Doc Brown]

In tegenstelling tot de wisselwerking van geladen deeltjes is bij wisselwerking met fotonen de kans op wisselwerking klein, maar de afgegeven energie is in de regel groot. Fotonen kunnen in principe wisselwerken met de atomaire elektronen, met de atoomkernen of met de elektrische velden voortgebracht door deze elektronen of kernen. Bij zo'n wisselwerking kunnen fotonen al hun energie, een deel of in het geheel geen energie verliezen. Van deze negen mogelijkheden is er in de praktijk slechts een beperkt aantal van belang namelijk: foto-elektrisch effect, Compton-effect en paarvorming.

Welke vorm van wisselwerking dominant is, wordt bepaald door de stralingsenergie en het soort materiaal waarmee de wisselwerking plaatsvindt. Voor iedere vorm van wisselwerking is een werkzame doorsnede gedefinieerd. In de afscherming van fotonenbundels wordt gebruik gemaakt van werkzame doorsneden die de verzwakking beschrijven.

Bij lage energie domineert het foto-effect dat bij toenemende energie snel in betekenis afneemt. In het energiegebied rond 1 MeV (het gebied van de meeste gammabronnen en bijna alle huidige toepassingen van röntgen- en gammastralen in de gezondheidszorg) is het Compton-effect dominerend. Bij hogere energie wint het paarvormingsproces aan betekenis.

Indien je de verzwakking van een fotonenbundel door een laagje materiaal wil meten, moet je je realiseren dat de straling in de absorber kan worden verstrooid (Compton-verstrooiing) en dat door interactie in de absober secundaire straling kan ontstaan (karakteristieke, annihilatie- en/of remstraling). Je moet er dus voor zorgen dat de vanuit de absorber uitgezonden straling slechts een te verwaarlozen bijdrage kan leveren. Dit kan bereikt worden door slechts een nauwe bundel primaire straling op een absorber te laten invallen en de detector op een betrekkelijk grote afstand van de absorber staat. In de ideale situatie geld dat een opvallend foton of ongehinderd de absober passeert, of wisselwerking zonder de de verstrooide en/of secundaire straling de detector bereikt. In deze situatie kan de verzwakking van de fotonenbundel berekend worden met de halveringsdikte. Dit is de dikte nodig om het aantal ongestoorde fotonen tot de helft terug te brengen.

Terugkomend op jouw MC vraag hier bovenaan betekent dit dat er 500 gamma's van 1 MeV door 1 halveringsdikte komen, 250 gamma's van 1 MeV door 2 halveringsdiktes etc.

In de praktijk heb je echter vrijwel nooi te maken met een hele smalle bundel of met een gammabron die slechts fotonen uitzendt van 1 energie en kun je dus ook niet rekenen met 1 halveringsdikte en zul je gebruik moeten maken van zogenaamde transmissiegrafieken.

[Jan van de Velde]

In alle drukte (laatste schoolweken van drie examenklassen) deze even uit het oog verloren, dank. Snap nu wel hoe het zit.
 
 
 
 

 Je moet er dus voor zorgen dat de vanuit de absorber uitgezonden straling slechts een te verwaarlozen bijdrage kan leveren. Dit kan bereikt worden door slechts een nauwe bundel primaire straling op een absorber te laten invallen en de detector op een betrekkelijk grote afstand van de absorber staat. In de ideale situatie geld dat een opvallend foton of ongehinderd de absober passeert, of wisselwerking zonder de de verstrooide en/of secundaire straling de detector bereikt. In deze situatie kan de verzwakking van de fotonenbundel berekend worden met de halveringsdikte. Dit is de dikte nodig om het aantal ongestoorde fotonen tot de helft terug te brengen.

 
In theorie is er geen verschil tussen theorie en praktijk, maar in de praktijk dus wel....