Max edited section_Kapitel_7_Detecting_nuclear__.tex  over 8 years ago

Commit id: 24f07c8799187f2d92eeebf328d438ea4c8cdd71

deletions | additions      

       

\section{Kapitel 7, Detecting nuclear radiation}  \begin{enumerate}  \item \textit{De \textbf{\textit{De  flesta detektorer för radioaktiv strålning fungerar enligt samma enkla schematiska principer. Beskriv dessa!}\\ dessa!}}\\  Strålningen åker in i detektorn och växelverkar med atomerna i detektorn, varpå strålningen förlorar en del eller all sin energi. Det sänds då ut ett stort antal lågenergetiska elektroner från detektorn som kan konverteras till en elektrisk ström och vi kan se en puls.  \item \textit{Med \textbf{\textit{Med  vilka mekanismer förlorar tunga laddade partiklar (protoner, alfapartiklar..) sin energi när de passerar in i ett material, t ex en detektor?}\\ detektor?}}\\  Antingen kan de krocka med en kärna eller en elektron men eftersom kärnan är så liten är det $10^{15}$ gånger så sannolikt att de krockar med elektronen. Den dominerande mekanismen som minskar partiklarnas energi är alltså coulombspridning.  \item \textit{Hur \textbf{\textit{Hur  ser partikelns bana ut?}\\ ut?}}\\  Varje gång partikeln krockar så kommer dess färdriktning att ändras och eftersom det krävs tiotusentals krockar innan den tappat att sin rörelseenergi så kommer banan att se mycket zig-zagig ut.  \item \textit{Vilka \textbf{\textit{Vilka  är de väsentliga parametrarna i uttrycket för stopping power (nedbromsningsförmåga)?}\\ (nedbromsningsförmåga)?}}\\  Fuck väsentliga delarna, här får du allting:\\  $\frac{dE}{dx}=\left( \frac{e^2}{4\pi\epsilon_0}\right)^2\frac{4\pi z^2 N_0Z\rho}{mc^2\beta^2A}\left[ \ln\left( \frac{2mc^2\beta^2}{I}\right)-\ln(1-\beta^2)-\beta^2\right]$  \item \textit{Hur \textbf{\textit{Hur  kan man bestämma en partikels räckvidd (range) i material utgående från stopping power?}\\ power?}}\\  Man integrerar ekvationen i förra frågan över dess energier.\\  $R=\int_T^0\left(-\frac{dE}{dx}\right)^{-1}dE$  \item \textit{För \textbf{\textit{För  exaktare kalkyler kan man använda simuleringsprogrammet SRIM som gratis kan laddas ned från \url{http://www.srim.org/}. Prova gärna demo-simuleringarna!}\\ demo-simuleringarna!}}\\  Okej :)  \item \textit{Elektroner \textbf{\textit{Elektroner  förlorar precis som tunga joner sin energi genom coloumbväxelverkan med andra elektroner, men det finns ytterligare en effekt som bidrar i växande grad för energier över 1 MeV. Beskriv hur!}\\ hur!}}\\  Effekten heter \textbf{Bremsstrahlund} och innebär att elektronerna sänder ut energi eftersom deras bana ofta och snabbt byter riktning vilket utsätter elektronerna för mycket hög acceleration.  \item \textit{(Ingår \textbf{\textit{(Ingår  ej – men för den vetgirige) En känd accelerator i Lund (nationell facilitet) utnyttjar denna princip. Ta reda på hur den fungerar!}\\ fungerar!}}\\  blabla  \item \textit{Beskriv \textbf{\textit{Beskriv  hur den fotoelektriska effekten uppstår samt hur den varierar med energi och absorbatormaterialets Z.}\\ Z.}}\\  Sannolikheten för fotoelektrisk absorbtion ökas som $Z^4$  \item \textit{Studera \textbf{\textit{Studera  figur 7.5 och förklara hur hacken i kurvan uppstår.}\\ uppstår.}}\\  Hacken hör till bindningsenergierna för de olika elektronskalen.  \item \textit{Förklara \textbf{\textit{Förklara  hur Comptoneffekt uppstår. Skissa ansatsen för att kunna härleda uttrycket för Comptonspridning, (7.15).}\\ (7.15).}}\\  Comptonspridning, process där energirik elektromagnetisk strålning (främst gamma- och röntgenstrålning) sprids mot fria elektroner, varvid strålningen ändrar riktning och våglängd.  \item \textit{Beskriv \textbf{\textit{Beskriv  hur parproduktion sker.}\\ sker.}}\\  arbildning är skapandet av ett par bestående av en elementarpartikel och dess antipartikel, vanligen från en foton (eller någon annan oladdad boson). Detta är fysikaliskt möjligt såvida tillräckligt med energi finns tillgängligt för att skapa paret (minst den totala vilolägesenergin hos de två partiklarna) samt att omständigheterna tillåter att både energi och rörelsemängd bevaras. Alla andra konserverade kvanttal (rörelsemängdsmoment, elektrisk laddning) hos de producerade partiklarna måste ta ut varandra. D.v.s. varje sådant kvanttal hos de skapade partiklarna skall ha sinsemellan ombytt tecken (+ / -).  \item \textit{Alla \textbf{\textit{Alla  tre processerna samverkar och beror på γ-energi och Z, se figur 7.8 och 7.10. Lägg speciellt märke till hur andelen fotoelektrisk effekt kraftigt minskar med sjunkande Z. I laborationen Gammaspektroskopi kommer ni att stöta på plast-scintillatorer (låg-Z) där fotoelektriska effekten är helt försumbar!}\\ försumbar!}}\\  Okej!  \item \textit{Den \textbf{\textit{Den  transmitterade intensiteten avtar på olika sätt för tunga joner, elektroner respektive fotoner. Se sammanfattningen i figur 7.11 och läs kommentaren överst på sidan 204!}\\ 204!}}\\  blabla, gör detta...  \item \textit{Beskriv \textbf{\textit{Beskriv  hur en gasfylld detektor fungerar, ta hänsyn till pålagd spänning. Hur beror utgångspulsernas storlek på deponerad strålningsenergi och pålagd spänning?}\\ spänning?}}\\  \item \textit{Beskriv \textbf{\textit{Beskriv  med vilka fyra processer som pulser skapas i en scintillationsdetektor då strålning faller in mot den.}\\ den.}}\\  \item \textit{Hur \textbf{\textit{Hur  sker förstärkningen i fotomultiplikatordelen av detektorn?}\\ detektorn?}}\\  \item \textit{Beskriv \textbf{\textit{Beskriv  hur en pn-övergång fungerar, vad händer då man lägger på en backspänning?}\\ backspänning?}}\\  \item \textit{Vilken \textbf{\textit{Vilken  typ av ”informationsbärare” bildas i en halvledardetektor då strålningskvanta har växelverkat i materialet?}\\ materialet?}}\\  \item \textit{Ungefär \textbf{\textit{Ungefär  hur mycket energi krävs? Jämför med situationen i en gasdetektor eller scintillationsdetektor. Hur påverkar detta det slutliga spektrats utseende? Se även figur 7.26. Figur 7.24 sammanfattar en mängd av de händelsesekvenser som kan uppstå då gammastrålning uppfångas i en detektor. Förklara vad som sker och hur detta ger upphov till ett spektrum som i figur 7.25!}\\ 7.25!}}\\  \end{enumerate}