De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Atoom- en Kernfysica Cursus Stralingsveiligheid niveau 4 2006 L. Niesen.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Atoom- en Kernfysica Cursus Stralingsveiligheid niveau 4 2006 L. Niesen."— Transcript van de presentatie:

1 Atoom- en Kernfysica Cursus Stralingsveiligheid niveau L. Niesen

2 Opbouw van het atoom Atoom bestaat uit: positieve kern met daarin positieve protonen en neutrale neutronen Er omheen “cirkelen” negatieve elektronen Aantal protonen: Z (bepaalt het element) aantal neutronen: N aantal nucleonen: A = Z+N Nuclide: bepaalde combinatie van Z en N (of Z en A) notatie: A Z X Isotopen: nucliden met dezelfde Z en verschillende N Isobaren: nucliden met dezelfde A Isomeren: nucliden met dezelfde Z en N, maar in verschillende energieniveaus

3 Begin van nuclidenkaart Zie atom.kaeri.re.kr

4 Atoommassa’s Atomaire massa eenheid u = m ( 12 C)/12 1 u = 1, kg = 1, g Proton: m p =1,0073 u neutron: m n = 1,0087 u Atoommasa van nuclide: ongeveer A.u (maar niet precies!) Atoommassa van element m a u: gewogen gemiddelde van de atoommassa’s van zijn stabiele isotopen In m a gram van dit element zitten m a /(m a u) = 1/u = 6, atomen: getal van Avogadro N A

5 Electronenstructuur van het atoom De electronenwolk rond de kern is ongeveer 10 4 keer zo groot als de kern. De positie van de electronen is onbepaald,maar de energie is scherp bepaald. Laagste energie: K-schil, maximaal 2 electronen Volgende schil: L-schil (L I, L II, L III ), maximaal 8 electronen In volgorde van oplopende energie: M-, N-, O-schil, etc. In neutraal atoom zitten Z electronen, die van onderop de beschikbare toestanden bezetten. Electronen in de hoogste energietoestanden bepalen de chemische eigenschappen van het atoom (element)

6 Energieniveaus en bindingsenergie Energieniveaus van het waterstofatoom (in eV) 1eV = 1, J 0 10,2 12,1 12,75 13,6 (ionisatie) E1E1 B1B1 E2E2 B2B2 E3E3 De bindingsenergie B i is de energie nodig om een electron vanuit niveau E i buiten het atoom te krijgen (te ioniseren) Dus: B i = Eio – E i en B i - B j = E j - E i Eio

7 Wat gebeurt er als er een electron in een laag energieniveau weg is (gat in binnenschil) Röntgen (X-ray) emissie dominant bij hoge Z Auger proces dominant bij lage Z e- X-ray Auger electron E1E1 E1E1 E2E2 E3E3 E2E2 E3E3 h  hc /  E 2 - E 1 = B 1 – B 2 E A = E 2 – E 1 – B 3 = B 1 - B 2 - B 3

8 Radioactief verval Activiteit: A(t) = -dN/dt = N  t  met N(t) het aantal radioactieve atomen Oplossing: A (t) = A (0) e – t  heet vervalconstante (in s -1 ) Levensduur:  Activiteit in Becquerel (Bq) = s -1 Massa dragervrije radioactieve stof als activiteit bekend is: N (t) =  A (t), massa = N (t). atoommassa. u = N (t). atoommassa / N A Halveringstijd T 1/2 : A (0) / 2 = A (T 1/2 ) = A (0) exp { - T 1/2 } Hieruit volgt: T 1/2 = ln (2) of T 1/2 = ln (2).  = 0,693.  Alternatieve schrijfwijze verval: e - t = exp { ln (2) (- t / ln (2) } = 2 –t /T1/2

9 Radioactieve vervalswijzen:  - verval Algemeen: A Z X  A Z+1 Y + e - + Antineutrino is massaloos en heeft geen lading; vliegt vrijwel overal doorheen. Neemt wel een deel van de energie mee!

10  + verval en electronvangst Electronvangst (Electron Capture): p + e -  n + Of algemeen: A Z X + e -  A Z-1 Y + Electron komt uit een binnenschil en wordt gevolgd door Röntgen of Auger emissie. Alternatief heet  + verval: p  n + e + + Of algemeen: A Z X  A Z-1 Y + e + + Het positron  e + is het antideeltje van het electron en annihileert daarmee: e + + e -  h met h  = m e c 2 = 0,511 MeV Einstein!

11  -verval Zware kernen kunnen soms energie winnen door een  - deeltje uit te zenden: A Z X  A-4 Z-2 Y He De energiewinst is in de meeste gevallen 5-8 MeV. Vanwege impulsbehoud neemt de nieuwe kern een fractie 4/A van de vervalsenergie mee als terugstootenergie (  100 keV). Dit zorgt voor een verplaatsing van  30 nm in een vaste stof.

12  -verval Kernen hebben net als electronen verschillende energieniveaus.Het radioactief verval gaat in het algemeen naar een aangeslagen (hogere energie) toestand en daarna via electromagnetische straling naar de grondtoestand. Dit heet  -verval. Typerende energie: 1MeV. 57 Co270 d 136 keV122 keV 14,4 keV 57 Fe EC Een aangeslagen kerntoestand die voldoende lang leeft noemen we een isomeer (vb: 99m Tc (6h) en 99 Tc (2, j) )

13 Inwendige (interne) conversie In plaats van een  uitzenden kan een kern ook energie kwijtraken door het over te dragen aan een electron in een binnenschil (K, L), wat dan uit het atoom verdwijnt. Dit proces heet interne conversie (K-conversie,L-conversie). Gaat (uiteraard) gepaard met Röntgen- en/of Auger emissie. Conversiecoefficient:  N ce / N  Partiele conversiecoefficient  K,  L, etc. Fractie gammaverval bij de-excitatie: 1/ (1+  ) Energie K-conversie electron: E K = E  - B K

14 Kernsplijting Zware kernen (bijvoorbeeld 235 U en 239 Pu) kunnen spontaan splijten wanneer ze een neutron invangen. De brokstukken zijn niet altijd gelijk, met massaverdelingen rond 105 en 135. Reden: nucleonen zijn veel sterker gebonden rond A=100 dan rond A=230, dus energiewinst.


Download ppt "Atoom- en Kernfysica Cursus Stralingsveiligheid niveau 4 2006 L. Niesen."

Verwante presentaties


Ads door Google