أساسيات الفيزياء الاشعاعية

من طرف **aymanstohy_3** الخميس 15 مارس 2012, 10:32 am

أساسيات الفيزياء الاشعاعية

http://aymanstohy.ahlablog.com/Aaa-aIaaE-b1/AOCOiCE-CaYiOiCA-CaaAOUCUiE-b1-p2.htm

أساسيات الفيزياء الاشعاعية

مقدمة: خلق الله الكون من مجموعة مواد كالماء و الهواء و الرمل و الحديد و الخشب, و توجد المادة على شكل عناصر منفصلة أو مركبات أو مخاليط من عدة مواد . عند اتحاد عنصرين أو أكثر اتحادا كيميائيا يتكون المركب compound) ) على سبيل المثال الماء H₂O) ) يتركب من عنصري الهيدروجين و الأكسجين .

الذرة (Atom) : عبارة عن نواة ( جسم مركزى) حجمه صغير جدا نصف قطرها 10^-13سم و تتكون من (بروتونات + نيوترونات) ، ويدور حول النواة عدد من الالكترونات نصف قطرها حوالى 10^-8 سم .

-البروتون : يحمل شحنة كهربية موجبة مساوية لشحنة الالكترون السالبة , و تعتبر كتلة البروتون مساوية لوحدة الكتل الذرية (1 amu) حيث atomic mass unit amu = .

- النيوترون : جسيم متعادل الشحنة (لا يحمل أى شحنة كهربية) و يتكون النيوترون نتيجة لاتحاد بروتون و الكترون حيث أن النيوترون الحر( الذى يوجد خارج النواة ) يعيش لمدة 12 دقيقة ثم يتفكك الى بروتون و الكترون .

الذرة متعادلة كهربيا أى أن عدد البروتونات الموجبة فى النواة يتساوى دائما مع عدد الالكترونات السالبة فى المدارات .

العدد الكتلى و العدد الذرى:

العدد الكتلى : عبارة عن مجموع عددى البروتونات و النيوترونات فى الذرة و يرمز له (A )

العدد الذرى : عبارة عن عدد البروتونات فى الذرة و يرمز له (Z )

ذرة الكربون ¹²C₆ يكون العدد الذرى Z=6 و العدد الكتلى A=12 .

اليوانيوم ²³⁸U₉₂ يكون العدد الذرى Z=92 و العدد الكتلى A=238 .

حيث أن نواة اليورانيوم تحتوى على 92 بروتون , 146 نيوترون ( اليورانيوم أثقل العناصر فى الطبيعة ) .

النظائر isotopes : ذرات العنصر الواحد تحتوى على نفس العدد من البروتونات ولكن الاختلاف فى أعداد النيوترونات . العنصر الواحد له عدة نظائر مثل الهيدروجين :

¹H₁ تتكون نواته من بروتون واحد و لا يحتوى على نيوترونات (A=1, Z=1) )

H₁² تتكون نواته من بروتون و اتنين نيوترون (1=A=2, Z) و يعرف بالديتيريوم

H₁³ تتكون نواته من بروتون و نيوترون (A=3, Z=1) و يعرف بالتريتيوم

يوجد لكل عنصر عدد من النظائر قد تصل الى 50 نظير للعنصر الواحد.

و تكون بعض النظائر مستقرة و البعض الآخر نشطا(radioactive ) فيصدر اشعاعات نووية . لذا يوجد العنصر فى الطبيعة فى شكل خليط من بعض نظائره و البعض الآخر يتم انتاجه صناعيا باستخدام المفاعلات أو المعجلات النووية .

الوحدات الذرية للطاقة : أثبت أينشتاين أن الطاقة و المادة متكافئتان , بمعنى أن المادة تتحول الى طاقة و الطاقة تتحول الى مادة , و العلاقة بينهم هى E₀=M₀C² , E₀ الطاقة بالجول , M₀ كتلة المادة عند السكون (كجم) , C سرعة الضوء (م / ث )=3x10⁸

وحدة الطاقة فى المجالات الذرية و النووية هى وحدة الالكترون-فولت (ev )

( ev ) عبارة عن كمية من الطاقة التى يكتسبها أو يفقدها الالكترون )أو البروتون( فى حالة وجود جهد مقداره واحد فولت . شحنة الالكترون = 1.6x10^-19 كولوم .

-النيوكلون (nucleon): عبارة عن بروتون و نيوترون و يكونا جسما واحدا و الترابط بين النيوكلونات يكون البناء المترابط و يعرف باسم النواة.

أساسيات الفيزياء الاشعاعية ( الاشعاعات المؤينة )

تصدر الاشعاعات المؤيتة من نواة الذرة باستثناء أشعة) ( Xالتى تنطلق من الذرة ذاتها نتيجة لاعادة ترتيب الالكترونات المدارية . صفة المؤينة تطلق على الاشعاعات لقدرتها على تأين المادة .

تنقسم الاشعاعات المؤينة من حيث خصائصها الى مجموعتين :

جسيمات صغيرة مثل جسيمات ألفا (α ) و بيتا (β ) و النيوترونات و البروتونات .
الاشعاعات الموجبة مثل الأشعة السينية (x ) و اشعاعات جاما و هى عبارة عن موجات كهرومغناطيسية مثل موجات الضوء و لكنها تتميز بعظم طاقتها .

(أ‌) جسيمات ألفا (α) : جسيمات مشحونة بشحنه موجبة ويتميز عن الجسيمات المؤينة الاخرى بكبر كتلتها . جسيم α عباره عن نواة ذرة الهليوم مكونة من 2 بروتون و 2 نيوترون ) ⁴H₂ (، لمعرفة النظير عند تفكك نواة النظير ينطلق منه طاقة يمكن قياسها وبذلك يتم التعرف على النظير .

(ب‌) جسيمات بيتا (β): هى عبارة عن جسيمات خفيفة بالمقارنة بجسيمات ألفا تنبعث من نواة الذرة

كتلة جسيم ألفا = 7300 مرة من كتلة جسيم بيتا وهما نوعين :

· جسيمات بيتا السالبة هى عبارة عن الكترونات صادرة من النواة .

· جسيمات بيتا الموجبة كتلتها مساويه لكتلة الالكترون ( شحنتها موجبة) وتسمى بوزيترون.

تصدر جسيمات بيتا الموجبه او السالبه عند التفكك التلقائى لنوى النظائر،

- اذا زادت نسبه البروتونات الى النيوترونات عن نسبه الاستقرار فان النواه تتفكك ينطلق جسيم بيتا الموجب (بوزيترون) مثل (نظير الصوديوم 22).

نسبه البروتونات الى النيوترونات خرجت خارج نسبه الاستقرار(الصوديوم المستقر هو صوديوم 23

11] بروتون ،12نيوترون ([يتفكك الى نظير النيون 22 وينطلق بوزيترون موجب.

- أما اذا زادت نسبه النيوترونات الى البروتونات عن نسبه الاستقرار فان النواه تفكك وينطلق جسيم بيتا سالب (الكترون) مثل Co⁶⁰ الى Ni⁶⁰ وينطلق وينطلق جسيم بيتا سالب

(ج) اشعاعات جاما (γ): عباره عن موجات كهرومغناطيسيه عاليه الطاقه صادره من النواه وتنطلق هذه الاشعاعات بعد تفكك الفا وبيتا ، بعد تفكك النواه الاصليه وانطلاق جسيم α أوβ قد تكون النواه الوليده فى حاله إثاره(غير مستقره) به كميه من الطاقه فتنطلق الطاقه فى شكل موجه كهرومغناطيسيسه تسمى اشعه γ أعلى الموجات الكهرومغناطيسيسه ترددا واكبرها طاقه مثال:

· الكوبلت 60 تتفكك نواته وينطلق جسيم بيتا السالب ويكون نواه النيكل 60 فى حاله اثاره كبيره تنتقل منها إلى حاله اقل اثاره بإصدار فوتون جاما وبعد ذلك مباشره تنتقل النواه من الحاله الأقل اثاره إلى الحاله المستقره بإصدار فوتون جاما.

نواه النيكل 60 المتكونه من تفكك الكوبلت 60 تصدر فوتونين من فوتونات جاما احدهما بطاقه 1332 ك. ا. ف ( ك الكترون فولت ) والاخر بطاقه 1173 ك. ا. ف.

(د) النيوترونات: عباره عن جسيمات متعادله الشحنه ، لا يوجد فى الطبيعه مواد مشعه تصدر نيوترونات ولكن يتم صناعيا تحضير مصادر تصدر نيوترونات لاستخدامها فى التطبيقات .

*مولد النيوترونات :- عبارة عن جهاز يتم فيه تعجيل أيونات الديتيريوم (هو أحد نظائر الهيدروجين ) حتى طاقه مقدارها عشرات من (ك.أ.ف) بإستخدام فرق جهد مستمر كبير عند إصطدام أيونات الديتيريوم المعجله مع نوى التريتيوم (نظير أخر للهيدروجين ) تندمج النواتان مكونتين نواة واحدة هى نواة الهليوم (جسيم ألفا ) وينطلق الكترون : ديتيريوم + تريتيوم جسيم ألفا + نيوترون

وتكون طاقة النيوترونات المنطلقة من المصدر ثابتة تساوى 14.1 ك.أ.ف ، المصدر لا يعمل إلا بعد توصيل الكهرباء إليه وعند قطع التيار يتوقف.

(هـ) الأشعه السينية :(x) يصدر نتيجة إعادة ترتيب الالكترونات فى مدارات الذرة المثارة ، عند إنتقال الكترون من مدار ذات طاقة عالية إلى مدار ذات طاقة أقل ينطلق فوتون (موجات كهرومغناطيسيه حاملا فرق الطاقه بين المدارين حيث أن لكل عنصر طاقه معينه ومحدده تسمى أشعه (x) صفه مميزه للعنصر.

النشاط الاشعاعى:- هى ظاهره تنتج عن عدم استقرار أنويه بعض الذرات وتتمثل فى الانبعاث التلقائى للاشعاعات نتيجه للتحولات او الانتقالات النوويه وقد تكون الاشعاعات جسيمات الفا أو بيتا او موجات كهرومغناطيسييه (أشعه جاما).

*عمر النصف:- هى الفتره الزمنيه التى تتناقص فيها الماده المشعه الى النصف ويرمز له T_1/2

T1/2 =ℓn2/λ= 0.693/ λ λ=ثابت التحلل 1 >>λ>>0

النشاط الاشعاعى (الشده الاشعاعيه) :- هو عدد النويات المشعه التى تحلل فى الثانيه الواحده عند زمن معين

*تخضع ظاهره التحلل الاشعاعى الى قوانين الحفظ حيث

X1 +X2 →X3+X4

X جسم نووى - X1 الجسيم القاذف , X2 الجسيم المقذوف (الهدف)

X3 , X4 النواتج المتكونه من التفاعل.

←شروط تحقق قوانين الحفظ:-

1- ثبوت الطاقه الكليه للنظام

E1 + E2 = E3 + E4

E على جميع اشكال الطاقه (طاقه الكتله , طاقه الحركيه , الطاقه الكهروستاتيكيه)

2- ثبوت كميه التحرك الخطيه للنظام

P1 + P2 = P3 + P4

حيث P=mv كميه التحرك وهى كميه متجهه K.E=P2/2M

3 - ثبوت عدد الشحنه للنظام Z1 + Z2 = Z3 + Z4

4-ثبوت عدد الكتله للنظام A1 + A2 = A3 + A4

5-ثبوت كميه التحرك الزاويه لل I1 + I2 = I3 + I4

القوانين الثلاثه الأولى عامه للفيزياء والقانونان الأخيران للتفاعلات النوويه

تحلل الفا:- انبعاث جسيم الفا من النواه الأم , جسيم الفا هو جسيم ثقيل يتكون من نظام مترابط من اربع نيوكلونات (بروتونين , نيترونيين) بالغ الاستقرار وهو عباره عن نواه ذره الهيليوم 42He (α) , تحلل الفا هو ظاهره مميزه لانويه العناصر الثقيله (الأثقل من الرصاص) . مثال التحلل الالفى لنواه اليورانيوم 235

92235U → 231 90Th + 42He

↓

نواه الثوريوم

وحدات الطاقه م. أ. ف (مليون الكترون فولت) 1u = 1amu = 931.502 mev

من طرف **Admin** الخميس 15 مارس 2012, 4:17 pm

الله ينور يادكتور ايمن ومنتظرين المزيد ان شاء الله

الأحد	الإثنين	الثلاثاء	الأربعاء	الخميس	الجمعة	السبت
					1	2
3	4	5	6	7	8	9
10	11	12	13	14	15	16
17	18	19	20	21	22	23
24	25	26	27	28	29	30

أساسيات الفيزياء الاشعاعية

أساسيات الفيزياء الاشعاعية

رد: أساسيات الفيزياء الاشعاعية