Gammakiirgus: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
Resümee puudub |
||
1. rida:
[[Image:Gammadecay-1.jpg|thumb|right|Gammakiirgus raskelt tuumalt]]
'''Gammakiirgus''' on kõige lühema [[lainepikkus]]ega (suurusjärgus alla 10 [[piko-|pikomeetri]]) ja seega suurima [[sagedus]]ega ning [[energia]]ga [[elektromagnetiline kiirgus]].
[[Röntgenkiirgus]]e [[spekter]] kattub osaliselt gammakiirguse spektriga (suure sagedusega röntgenkiirugus on sama, mis madala sagedusega gammakiirgus). Nende eristamisel lähtutakse mitte kiirguse sagedusest, vaid selle tekkimise viisist. Röntgenkiirgus tekib elektronide liikumisel kõrgemalt [[energeetiline tase|energeetiliselt tasemelt]] madalamale, gammakiirgus tekib aga tuumaprotsessides.
Tulenevalt gammakiirguse poolt kantavast suurest energiast tekitab gammakiirgus [[kude|eluskudedele]] suuri kahjustusi. Gammakiirgus on [[ioniseeriv kiirgus]].
==Gammakiirguse tekkimine==
===Annihileerumine===
Gammakiirgus tekib [[elementaarosake]]ste [[annihileerumine|annihileerumisel]]. Osakese ja [[antiosake]]se kokkupõrkel osakesed "hävivad" – nende [[mass]]id muutuvad [[energia]]ks. Annihileerumise tulemusena tekib vähemalt kaks gammakvanti, mis kannavad ära osakeste [[kineetiline energia|kineetilise energia]] ja [[seisumass|seisuenergia]]. Näiteks [[beetalagunemine|β<sup>+</sup> lagunemise]] puhul tekivad [[beetaosake]]sed [[positron]]id, mis annihileeruvad (enamasti laguneva [[aatom]]i enda [[elektronkate|elektronkatte]]) [[elektron]]idega tekitades gammakiirguse.
===Tuumareaktsioonid===
[[Tuumareaktsioonid]]e puhul kannavad gammakvandid ära tuumareaktsioonil tekkinud üleliigse energia. Näiteks [[aatomituum]]ade [[lagunemine|lagunemisel]] muutub osa laguneva tuuma [[seoseenergia]]st lagunemisjääkide (tuumapoolte ja vabade [[neutron]]ite) kineetiliseks energiaks ning ülejäänud osa energiast eraldub gammakiirgusena. Levinuim tuumareaktsioon, millega gammakiirgust tekitatakse on [[koobalt]]-60 [[beetalagunemine]]. Näiteks palju kära tekitanud [[AS Steri]] [[steriliseerimine|steriliseerimisprotsess]] kasutas [[meditsiinivahend]]ite steriliseerimiseks just koobalt-60 tekitatud gammakiirgust.
===Ergastatud aatomid===
[[Image:Cobalt-60 Decay Scheme.svg|thumb|right|Koobalt-60 beetalagunemise skeem]]
Kui [[aatomituum]] [[neelamine|neelab]] kineetilist energiat omava osakese (näiteks [[alfaosake]]se või [[neutron]]i), siis tuum [[ergastunud olek|ergastub]]. Selleks, et tuum läheks tagasi oma [[põhiolek]]usse, peab ta lisaenergiast vabanema, ehk [[kiirgamine|kiirgama]] gammakvandi. Ergastatud olekusse võib jääda tuum ka peale [[tuumareaktsioon]]i. Näiteks [[koobalt]]-60 beetalagunemine toimub järgmiselt:
{{su|p=60|b=27}}Co → {{su|p=60|b=28}}Ni<sup>*</sup> + β<sup>–</sup> + <math>\overline{{\nu}}</math><sub>e</sub> + γ (1,7 [[MeV]]) Tuumareaktsioon
Koobalti aatomi tuum kiirgab beetaosakese (energiaga 0,31 MeV), [[antielektronneutriino]] ja gammakvandi (energiaga 1,7 MeV). (Ka neutriino kannab energiat ära, kuid see on vähemärgatav võrreldes beetaosakese ja gammakvandiga.) Tuum jääb ergastatud seisundisse. Selleks, et minna oma põhiolekusse, kiirgab ta veel ühe gammakvandi (energiaga 1,33 MeV).
{{su|p=60|b=28}}Ni<sup>*</sup> → {{su|p=60|b=28}}Ni + γ (1,33 [[MeV]]) Ergastatud aatomi minek põhiolekusse
Sama kehtib ka elektronkatte kohta. Kui [[elektronkate]] neelab suure energiaga [[beetaosake]]se või gammakvandi, siis [[aatom]] ergastub – mõni tema elektronidest tõuseb kõrgemale energeetilisele tasemele. Selleks, et aatom läheks tagasi põhiolekusse, peab ta kiirgama ühe (või mitu) gammakvanti. Terminoloogiliselt nimetatakse elektronkatte poolt tekitatud kiirgust siiski [[röntgenkiirgus]]eks, kuigi tema [[lainepikkus]] võib olla sama kui tuuma tekitatud gammakiirgusel.
==Gammakiirguse mõju ainele==
Gammakiirgus [[ioon|ioniseerib]] [[aine]]t, mida ta läbib (gammakiirgus on [[ioniseeriv kiirgus]]). Ioniseerimine toimub kolmel põhilisel moel – [[fotoefekt]]ina, [[comptoni hajumine|comptoni hajumisena]] ja elektron-positron [[paaride tekkimine|paaride tekkimisena]]. Kõigi kolme meetodi juures tekkinus vabad elektronid (positronid) omavad piisavalt energiat, et olla ka ise ioniseeriva toimega. Samuti tekib gammakiirguse neeldumisel ohtralt [[teisene kiirgus|teisest]] gammakiirgust.
===Fotoefekt===
[[Fotoefekt]] on elektronide "väljalöömine" aatomi elektronkattest. Kui aatomi elektronkattes olev elektron neelab gammakvandi, siis saab ta piisavalt energiat, et lahkuda oma [[potentsiaali auk|potentsiaali august]] aatomis ja muutuda [[vaba elektron|vabaks elektroniks]], mille kineetiline energia on gammakvandi energia miinus elektroni seoseenergia aatomis. Elektroni loovutanud aatom muutub positiivseks iooniks.
Fotoefekt on põhiline ainega reageerimise viis röntgenkiirte ja madala energiaga (alla 50 keV) gammakiirguse puhul. Suuremate energiate puhul on teiste ioniseerimisprotsesside toimumise tõenäosus oluliselt suurem.
===Comptoni hajumine===
[[Comptoni hajumine]] on protsess, mille puhul toimub samuti elektroni "väljalöömine" aatomi elektronkattest, kuid tekkiv vaba elektron viib ära ainult osa gammakvandi kineetilisest energiast. Ülejäänud kineetilise energia viib minema uus gammakvant. Sellisel moel gammakiirgus ei neeldu, vaid tema energia väheneb.
Comptoni hajumine on põhiline protsess gammakiirgusel, mille kvantidel on energia vahemikus 100 keV kuni 10 [[MeV]]. Suurema energai puhul selle protsessi tõenäosus väheneb kiiresti.
===Paaride teke===
Aatomi tuuma [[elektriväli|elektriväljas]] võib piisavalt suure energiaga gammakvant lüüa [[vaakum]]ist välja elektroni-positroni paari. Elektroni ja positroni loomiseks vajalikust energiast üle jääv gammakvandi energia muutub elektroni, positroni ja elektrivälja tekitanud aatomituuma kineetiliseks energiaks. Positron annihileerub kohtudes mõne elektroniga ning selle tulemusena tekib kaks uut gammakvanti.
==Gammakiirguse varjestamine==
Gammakiirgus on kõige ohtlikum ja kõige suurema [[läbimisvõime]]ga [[radioaktiivne kiirgus]].
Gammakiirguse varjestamiseks kasutatakse võimalikult suure [[aatomnumber|aatomnumbriga]] ja võimalikult tihedat ainet (enamasti [[plii]]d). Kuna gammakvandi neeldumise tõenäosus on võrdeline läbitava aine paksusega, siis varje paksuse suurendamine vähendab sellest läbi tungiva gammakiirguse intensiivsust eksponentsiaalselt. See kehtib küll ainult kitsa gammakiirguse kimbu (kiire) puhul. Laia gammakiirguse varjestamine on keerulisem, kuna arvesse tuleb võtta ka tekkiv varje sees tekkiv teisene gammakiirgus.
Reeglina mõõdetakse erinevate materjalide gammakiirguse varjestamisvõimet materjali paksusega, mis on vajalik kiirguse intensiivsuse vähendamiseks poole võrra. Näiteks kui 1 cm paksune pliiplaat vähendab gammakiirgust poole võrra, siis sama efekti saamiseks peab [[betoon]] olema 6 cm paks ja tihendatud pinnas 9 cm paks.
==Vaata ka==
*[[alfakiirgus]]
*[[beetakiirgus]]
*[[gammakvant]]
*[[neutronkiirgus]]
*[[radioaktiivsus]]
*[[tuumareaktsioonid]]
[[Kategooria:Tuumafüüsika]]
| |||