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Radioaktive Strahlung

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Atome, Isotope, Ionen, radioaktive Strahlung( Nachweis, messen, Zerfallsprozesse, Nuklidkarte, Wirkung, Schutz, Anwendung)

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Drehtisch Bleiblock mit Radium-Präparat ا سه سال 90 Atomkern (positive Ladung: Neutronen. Protenen Vakuum Goldfolie Helium-Teilchen Leucht- schirm Radioaktivität Mikroskop feststehend nach außen elektrisch neutral - geringe Reichweite stärker als Coulombkraft Beobachtung: *die meisten Heliumteilchen Erkenntnis! <da wenige Heliumteilchen abgelenkt durchdringen die Folie wurden, muss es im Atom enen un- * wenige wurden ab elenkt Aufbau von Atomen •Rutherford's Versuch Atomhülle (negative Ladung. Elektronen) Kräfte im Kern *durch die Coulombkraft würden sich die Protone im Kern abstoßen * durch die Kernkraft werden Protonen und Neutronen zusammengehalten Kerne des gleichen Elemtes können unterschiedlich viele Neutronen besitzen Isotope -haben unterschiedliche Massen Neutronen: n Protonen: p Elektronen: e durchdringbaren Bereich Cainen Kernl geben * Atomkern: -positiv geladen (Heliumteilchen sind pos., pos + pos Isotope stößt sich abl -klein. da nur wenige Helium- teilchen abgelenkt Alomkern ist 100 000-mal kleiner als ein Atom Ionen -Normal: Anzahl Protonen Anzahl Elektronen nach außen neutral -jedoch können der Hülle Elektronen hinzugefügt oder entfernt werden (durch radioaktive Strahlung) - mehr od weniger Elektronen als Protonen plon Nuklid: £X A-Massenzahl; A=Z+N X=Elementsymbol 2= Kernladungszahl Protonen N= A-2 "C: -14 Teilchen - 6 Protenen -8 Neuronen (14-6) Formel: B(t)= B(0) (1 ± 100)+ B(+) Exponentielles Wachstumi B(0) P (1+/-_-_2_ 100 + Beispielaufgabe 120 Aktivität in Bq 90- 60- 30 0- 0 4. (4) = ^ 16- 16 = 24 = 2 + 8 No = No (4) ₁ 1: No 16 Anfangsbestand prozentuale Zunahme/ Abnahme ) Wachstums-/ Abnahme- faktor Beliebiger Zeitpunkt - 2%3 Bestand zum beliebigen Zeitpunkt 4 = 32- + 12 16 20 Kehrbrüche 24 gleiche Basis 8 28 t in Tagen 32 36 Radioaktivität Zerfallsprozesse - mathematische Mittel Impulsrate Anzahl instabiler Masse eines radio- I (+) Kerne N(+) I(+)= I(0)*(N(+)=N(0)*(+)* N(+) No 1 2 + Anzahl der nicht zerfallenen Kerne Zum Zeitpunkt t Anfangsbestand nicht zerfallener Kerne Abnahmefaktor Aktiven Präparats m(t) M(+)=m(0)*(+ Beliebiger Zeitpunkt Halbwertszeit Berechne die Zeitdauer bis nur noch 1/16 des radioaktiven Nuklids vorhanden sind Nebelkammer Beobachtungsfenster Beleuchtung Nebelkammer Beobachtungsrichtung Halbleiterdetektor Füllgas Geiger-Müller-Zahlrohr Endfenster-Zählrohr Kolbenbewegung (erzeugt Unterdruch in der Kammer) isolierende Durchführung R UBatt Radioaktives Präparat Nachweis radioaktiver Strahlung. Impuls Zähler 0000 Radioaktivität 1 * Nebelspuren durch radioaktive...

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strahlung Strahlung ionisiert Luft →→ Unterdruck ein Teil d. Wassers wird gasförmig & Flüssigkeitsdipole bilden einen Tropfen um das pos. geladene lon - Nebelbahn * *Halbleiterdio de Colicke Grenzschicht) in spelrrichtung Rekombination freie Ladungsträger durch Wechselwirkung mit der Strahlung (Energiezufuhr - Paar- bildung von Elektronen + positiven Löchern) + Strom fluss radioaktive Strahlung + zwischen Bestandteilen der Wechselwirkung Strahlung und den Gasatomen herausgeschlagene frei bewegliche Elektronen und pos. Gasionen 1. Gasionen Minuspol) elektrischer Strom 2. Elektronen Pluspol ៤០០០ *akute Strahlen schäden * Spätschäden * Erbschäden Biologische Wirkung --4 ->Zellen werden davon beschädigt *ionisiert Strahlung trifft auf Zelle ·Strahlungsenergie wird von Molekülen aufgenommen - Elektronen werden herausgeschlagen od. Bindungen werden aufgebrochen chemisch reaktive Molekülformen (Radikale) 0,75+ -0,5 Strahlen- Krankheilen (elektr. geladen oder neutrall • Radikale reagieren mit anderen Molekülen - Zellschädigung 4 • biologische wirkung wird durch die Fiquivalentdosis erfasst 0,25- N(t) N(0) Radioaktivität 0,2 0,4 0,6 0,8 1 C-14- Methode 1,2 1,4 t 1/2 1.) Abstand: mehr Abstand- 2.1 Aufenthatsdauer verkürzen 3.1 Aktivität vermindern 4.) Abschirmung 5.1 Aufnahme vermeiden Schutz Die 5 A-Regeln x ・geringere Desis • man kann das Alter orgnischer Proben bestimmen * C-14 hat einen festen Anteil in allen Organismen Organismus stirbt ab + Anteil ab -tote Organismus nimmt keinen radioaktiven Kohlenstoff auf - die stabilen (nicht radioaktiven) Kohlenstoff isotope bauen sich nicht ab * durch den übergebliebenen Anteil (der Aktivtät) kann man das Alter bestimmen &mil Diagramm bestimmen - stellt das Verhältnis der Anzahl von den am Anfang vorhandenen Kohlenstoffisotopen mit denen, die jetzt noch vorhanden sind dar Bestrahlungsverfahren Strahlungsquelle -Strahlung soll im Stoff chemische, biologische oder Physikalische Veränderung hervorrufen (Zellen beeinflussen) Anwendung radioaktiver Strahlung Durchstrahlungsverfahren Beispiele: - Sterilisation von Geräten, - Schädlingssterilisation - Schutz von Lebensmitteln vor dem Verderben - Reduzierung der Keimfähigkeit - Tumorbehandlungen (Medizin) - Verbesserung von Materialeigenschaften (z.B. Erhöhung der Reißfestigkeit von Folien Radioaktivität Einschluss Werkstück Strahlungsempfänger Beispiele: - Werkstoffprüfung (Einschlüsse, Güte einer Schweißnaht) - Füllstandsmessung - Dickenmessung -Radiotherapie Markierungsverfahren O Zählrohr Schilddrüse -Durchdringungsfähigkeit radioaktiver Strahlung und ihr Absorptionsvermögen in Stoffen wird genutzt -um Werkstoffprüfungen durchzuführen, die Dichte, Konzentration oder Dicke von Stoffen zu messen oder Füllstandsmessungen zu realisieren. geeigneten Stelle -Radionuklide werden genutzt, um die Anreicherung oder den Weg von Stoffen im menschlichen Körper, bei Tieren und Pflanzen, in Rohrleitungen, in Maschinen und Anlagen oder im Erdboden zu verfolgen -Radionuklid wird an einer angebracht -> Anreicherung wird verfolgt -mit Strahlungsmessgeräten ->misst Strahlung des Nuklids ->erfasst räumliche Verteilung Beispiele: - Diagnose durch Szintigraphie (Schilddrüsenuntersuchung) - Tomographie (PET) => 2 wo ausgesendete (emittierte) Teilchen erfolgt dabei eine Element- umwandlung? (ja/nein) Symbol der emittierten Teilchen Reichweite Art der Strahlung Abschirmung „Kernumwand- lungsgleichung" enc Beispiel An-App یا 238-206 8 der 8 zerfälle: 2(2). 8-16 2n- 16 92-16 = 76 x-Zerfall: Massenzahl ändert sich um -4 Kernladungszahl ändert sich um-2 a: X a: 226 a-Strahlung Heliumkerne -D" He bzw. 2 ja 날아 Radioaktivität 4-6cm Strahlungsarten Tochterkern Papier, Alufolie Heliumkern A-4 Z-24 Tochterkern 222 + a + a B--Strahlung * Elektronen Die B: 4X Elektron Tochterkern 90 B: 384 38 Sr => m= 82-76-6 wenige Meter -4mm Alu -3mm Blei ja z+₁Y+ je Tochterkern 90 + je B--Zerfall: Kernladungszahl ändert sich um +1 Massenzahl bleibt gleich Beispielaufgabe Begründe durch Berechnung, dass genau 8 a- und 6 B--Zerfälle stattfinden, damit der instabile Ausgangskern in den stabilen Endkern 20 Pb zerfällt. y-Strahlung Photonen (elektromagnetische Strahlung) Y: nein unendlich -Intensität nimmt exponentiell ab jedoch nicht vollständig y: 4X angeregter Kern 137 Ba 56 1X + Y 137 56Ba + y Größen Formelzeichen Einheit Höhenstrahlung -Strahlung, die von Kosmischen objenten ausgent *2.B. Milchstraße, Sonne I (t) Imp min Strahlungsintensität = Strahlung messen und vergleichen min Radioaktivität Nulleffekt -beschreibt Strahlungsintensität(impulsrate), wenn kein radioaktives Präparat -Messung d. Impulsrate mil radioaktiven Präparat Zählerrate muss von Nullpunkt subtrahiert werden Strahlung -Anzahl der Impulse je Zeiteinheit Aktivität A(+) 1Bq_1Imp_1 S S AN A(+) = 5 + Terrestrische Strahlung -Strahlung, die von Baumaterialien ausgent und Boden umgewandelten Kerne Halbwertszeit Formel Beschreibt... -stärke, der ionisierten -wie viele insta--die Zeit, nach der bile Kerne je Zeiteinheit zerfallen nur die Hälfte der instabilen Kerne vorhanden sind - AN... Anzahl der in At zerfallenen bzw. XH s, min, h Energiedosis D 1G4= ng Kg D= AE m -AE... Vom Körper mit der Masse m aufgenommene Energie H 1Sv= ΔΝ ACH) - D D 1 10 20 AE HQ.D Äquivalentdosis PD=DqD H=QxD J Kg AN ACH) α Bewertungsfak-tor Q D Q AE Po Strahlenart ß-, Y Neutronen A+ H m D Da + Dosisleistung Ро M SV a Millisievert/Jahr PD = ZA 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 Stabile Nuklide Pb 208 Rn 220 55,6 s a-Zerfall Pb 208 TI 208 3,05 min Strahlen- quelle Instabile Nuklide Pb 212 A 10,64 h B-Zerfall Po 212 0,3 μs oder energiereiches Teilchen (a, B) Photon (y) Primordiale Nuklide (bei der Entstehung der Erde entstanden und noch nicht vollständig zerfallen) Bi 212 60,6 min Rn 205 1.5-10'a B*-Zerfall bzw. Elektronen- einfang & Pb 212 10,64 h + + + + + Radioaktivität Halbwertszeit-Zeit in der die Hälfte der vorhandenen Kerne zerfallen -Formelzeichen: tH; Einhelt: s, min, h... Nuklidkarte Metall- platte (positiv geladen) Halbwertszeit Wechselwirkung (Stoß) Po 216 0,15 s 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 Rn 220 55,6 s Atom Nachweis radioaktiver Strahlung elektrisch neutral Ra 224 3,66 d B-Zerfall Elektroskop Ion Th 228 1,9 s Ac 228 6,13 h B*-Zerfall Ion (Kation) positiv geladen Elektron Ra 228 5,75 a a-Zerfall : Erklärung: * Strahlung ionisiert Luftteilchen - Lufteilehen teiels positiv/negativ Beobachtung Nach dem Kontakt, mit der Strahlen quelle nimmt der Ausschlag d. Elektroskops a b geladen → Ladungen können abfließen Th 232 1.4-10% a 142 N (trifft auf pos. geladene Metallplatte im Experiment)

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Bindungen werden aufgebrochen chemisch reaktive Molekülformen (Radikale) 0,75+ -0,5 Strahlen- Krankheilen (elektr. geladen oder neutrall • Radikale reagieren mit anderen Molekülen - Zellschädigung 4 • biologische wirkung wird durch die Fiquivalentdosis erfasst 0,25- N(t) N(0) Radioaktivität 0,2 0,4 0,6 0,8 1 C-14- Methode 1,2 1,4 t 1/2 1.) Abstand: mehr Abstand- 2.1 Aufenthatsdauer verkürzen 3.1 Aktivität vermindern 4.) 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