Austritt von Röntgenstrahlung

Angenommen, eine Strontium-90-Probe wird in einem Bleibehälter mit Bleiwänden gelagert. Es ist bekannt, dass außerhalb des Bleibehälters Röntgenstrahlung detektiert werden kann. Nach einigen Diskussionen mit meinen Kollegen scheinen wir unterschiedliche Theorien darüber zu haben, wie die Röntgenstrahlung entsteht.

  1. Beim Zerfall von Strontium-90 emittierte Beta-Teilchen kollidieren mit den Wänden des Behälters und senden dabei Photonen aus. Diese Photonen haben, wenn sie energiereich genug sind, eine hohe Durchdringungskraft und können die Wände des Behälters durchdringen.
  2. In ähnlicher Weise erzeugt die Beta-Emission durch den Zerfall von Strontium-90 Photonen, aber die Photonen tunneln stattdessen durch die Wände.

Die erste Theorie scheint ein Bild der emittierten Röntgenstrahlen zu zeigen, die tatsächlich durch den leeren Raum zwischen Bleipartikeln in der Wand des Behälters gehen. Nach dieser Theorie ist der Begriff "Penetration" nicht ausreichend definiert.

Nach der zweiten Theorie scheint Quantentunneln nicht direkt anwendbar zu sein, da keine Potentialbarriere beteiligt ist.

Was wäre die richtige Erklärung, oder gibt es eine bessere Erklärung?

Wie üblich ist das Kapitel des The Review of Particle Physics zum Thema "Passage of Particles Through Matter" sehr gut in den Grundlagen, erfordert aber ein gewisses Maß an Erfahrung, um es in eine gute Abschirmungspraxis umzusetzen.

Antworten (2)

Ja, der Beta-Zerfall von Sr-90 erzeugt ein Beta von 546 keV (beachten Sie, dass Y-90, der Tochterkern, ebenfalls ein Beta-Emitter ist, aber bei 2,284 MeV). Dieses energiereiche Elektron kann dann durch Wechselwirkungen mit Elektronen Bremsstrahlungs-Röntgenstrahlen erzeugen. Für eine bestimmte Röntgenenergie hat Blei einen gewissen Absorptionskoeffizienten - das ist wirklich nicht anders als die Wechselwirkungen von sichtbarem Licht mit Materie, es ist nur so, dass Sie nicht daran denken, dass Blei Photonen überträgt, da Sie nicht hindurchsehen können. Röntgenstrahlen bewegen sich gut, mit einem gewissen Absorptionskoeffizienten, der von ihrer Energie abhängt.

Ich möchte anmerken, dass die empfohlene Abschirmung für Sr-90/Yr-90 tatsächlich 1/2 Zoll oder mehr aus Plexiglas ist. Zum Beispiel hat Sr-90/Y-90 den Hinweis „Verwenden Sie keine Bleifolie oder -blätter als Primär Barriere! Es wird eine durchdringende Bremsstrahlungs-Röntgenstrahlung erzeugt!" Sie sollten also eine Plexiglas-Einlage in Ihren Bleieimer schieben.

Ich weiß nicht, was "Durchdringungskraft" ist oder warum Quantentunneln aufgerufen werden muss.

Sr-90 zerfällt vollständig über Beta-Emission mit bis zu 0,546   M e v dem Elektron gegeben, und sein Tochterisotop zerfällt ebenfalls mit bis zu 2.28   M e v dem Elektron gegeben.

Diese Energiebereiche liegen genau um die 1.71   M e v von P-32 , dessen Beta-Emissionen bekanntermaßen erhebliche Bremsstrahlung in Blei induzieren. Bremsstrahlung kann leicht Photonen mit Energien ähnlich der einfallenden Energie des geladenen Teilchens erzeugen.

Jedes Photon hat eine gewisse Dämpfungslänge, abhängig von der Frequenz und dem Material, durch das es geht. Hier ist das NIST-Diagramm für Lead-to-Stop-Photonen. Wie Sie sehen können, ist der Wert von μ / ρ handelt von 0,5   C M 2 / G für Photonenenergien von 2   M e v . Bei einer Dichte von 11   G / C M 3 , das heißt, die Dämpfungslänge beträgt ca 5.7   C M . Sogar ein 10   C M Eine dicke Bleiwand stoppt nur etwa 80 % dieser Photonen.

Bitte folgen Sie der Antwort von Jon Custer und kleiden Sie den Vorratsbehälter richtig aus.

„Der Wert von μ / ρ handelt von 0,5 C M 2 / G [...]" Sie verwenden doofe Einheiten bei NIST. Oder ist dies bei Abschirmungsanwendungen außerhalb der experimentellen Welt üblich? Die meisten Teilchenexperimentatoren denken in Bezug auf den Energieverlust , der ungefähr ist 2 M e v / ( G C M 2 ) bei minimaler Beschallung bzw. der Bestrahlungslänge . Ich musste das ein paar Mal lesen, um es richtig zu analysieren. Ich stimme zu, dass die Sorge um das Duschen immer das Hauptproblem mit Photonen ist.
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