القائمة الرئيسية

الصفحات

(الجزء الثالث )                  

للدخول علي الجزء الاول من المقاله ....... الجزء الاول
للدخول علي الجزء الثاني اضغط هنا ....... الجزء الثاني 
للدخول علي الجزء الرابع من المقاله ....... الجزء الرابع
هذه المقاله نقلا من هيئه الطاقه الذريه.... لدخول علي موقعهم اضغط هنا  
وايضا نقلا من هيئه الطاقه النوويه.... لدخول علي موقعهم اضغط هنا  
ومن ايضا موقع ويكيبيديا... لدخول الي المقاله اضغط هنا  



.. تفاعل أشعة جاما وأشعة X مع المادة
إن الطريقة التي تتفاعل بها أشعة جاما وأشعة X مع المادة تختلف عن ألفا وبيتا. فألفا وبيتا لكل منهما مدى محدد ويفقدان طاقة بصفة مستمرة حتى تنتقل الطاقة كلها إلى المادة المتفاعل معها ، بينما تقطع كل من أشعة جاما وأشعة X مسافات بعيدة بين التفاعلات.

ومن ثم لا تنتقل كل الطاقة إلى المادة ولكن تقل في الكثافة (عدد الفوتونات) . وهناك ثلاثة طرق رئيسية تتفاعل بها أشعتا جاما و X مع المادة،
 وهذه الطرق كما يلي:
  1.   التأثير الكهروضوئى (Photoelectric effect)  
  2.   تشتت كومبتون (Compton scattering). 
  3.   إنتاج أزواج إلكترون - بوزيترون (Pair production).

وكل من هذه الطرق ينتج تأينا في المادة، ويسمى ذلك تأينا إبتدائيا (أو التأين الأصلي) والإلكترونات الناتجة في التأين الإبتدائى تواصل مسيرتها التأيين ذرات أخرى في المادة، ويسمى هذا بالتأين الثانوي. وممكن لحدث واحد من التأين الإبتدائي أن يسبب تأينات ثانوية وإثارات أخرى كثيرة.

 والجدير بالذكر أن التفاعلات الثانوية هي التي ستنتقل فيها معظم الطاقة إلى الوسط الماص، والطريقة التي يتم بها ذلك في الأنسجة البشرية ستحدد الأضرار المحتملة في هذه الأنسجة

إن تفاعلات أشعة جاما وأشعة X مع المادة هي نتيجة للطبيعة الخاصة للأشعة الكهرومغناطيسية، ولذلك سوف يتم وصف التفاعلات بدلالة الفوتونات أو حزم الأشعة الكهرومغناطيسية. ويعتمد كل من التفاعلات الثلاثة على طاقة الفوتون والعدد الذرى للمادة

1 . 5 التأثير الكهروضوئی
يمكن لفوتون ذي طاقة صغيرة أقل من واحد إلكترون فولت (1 > MeV) أن ينقل جميع طاقته إلى إلكترون مقيد بقوة في غلاف داخلى، مما يدفع هذا الإلكترون خارج ذرة المادة


ويسمى الإلكترون الذي تم تحرره او خلعه فوتو إلكترون أو الإلكترون الضوئی، وسوف يتحرك هذا الإلكترون الضوئي خلال المادة مسببا تأينات ثانوية وإثارة.

ولطاقات الفوتون المحددة يكون الأصل الأكثر احتمالا للإلكترون الضوئي هو أعمق المدارات (الأقرب للنواة) أو الغلاف K. وتترك ذرة المادة في حالة مثارة بفراغ (مكان إلكترون خال) في أحد أغلفتها الداخلية، وهذا الفراغ سرعان ما يشغل بأسر أحد إلكترونات المادة .

 أو بإعادة توزيع الإلكترونات من أغلفة أخرى بالذرة، وفي الحالة الأخيرة تنتقل الإلكترونات من أغلفة ذات طاقة أعلى لملء فراغ، وعندما تقوم بذلك تنطلق الطاقة في صورة أشعة X مميزة لنوع المادة.

وفي بضع حالات تتفاعل أشعة X الناتجة مع إلكترون في مدار خارجی وتتسبب في خلعه من الذرة،
فيكون هذا الإلكترون ذا طاقة منخفضة ويسمى إلكترون أوجير، ويبين شكل إنتاج إلكترون أوجير (Auger electron).

لاحظ أن التأثير الكهروضوئي أكثر احتمالا لأن يحدث في المواد ذات العدد الذري الكبير، ولذلك فالمواد مثل الرصاص (82=Z) تستعمل كدروع للوقاية من الفوتونات ضعيفة الطاقة. ويكون التأثير الكهروضوئی غیر ذي أهمية نسبيا في المواد صغيرة العدد الذرى مثل الألومنيوم.

2 . 5 تشتت كومبتون

يشمل تشتت كومبتون التصادم بين فوتون و إلكترون في غلاف خارجی، حيث ينتقل جزء فقط من طاقة الفوتون إلى ذرة المادة. وينطلق الإلكترون من الذرة (تأين إبتدائي) ويواصل الحركة خلال المادة مسببا تأينا ثانويا وإثارة. أما الفوتون فسيتشتت عن مساره بطاقة أقل، وقد يواصل التفاعل مع ذرات أخرى في المادة، ويبين شكل فوتونا ساقطا يخلع إلكترونا من غلاف خارجي ثم يتشتت بطاقة أقل.


وتعتمد الزاوية و التي يتشتت بها الفوتون على طاقته الأصلية وعلى كمية الطاقة التي انتقلت إلى الإلكترون، فالفوتونات ذات الطاقة المنخفضة تنقل جزءا صغيرا جدا من طاقتها إلى الإلكترون المخلوع ثم تتشتت بزوايا كبيرة، ومع ذلك فإن الفوتونات ذات الطاقة العالية (10 إلى 100 ميجا إلكترون فولت) تنقل معظم طاقتها إلى الإلكترون المخلوع ثم لا تتشتت كثيرا.

وتشتت كومبتون له أهمية كبيرة للفوتونات بطاقة من ۲ و. إلى ه ميجا إلكترون فولت. ويسود هذا التفاعل في المواد ذات العدد الذري الأكبر.

3 - 5 إنتاج أزواج إلكترون - بوزيترون

يحدث إنتاج أزواج إلكترون - بوزيترون عندما يتفاعل فوتون بطاقة أعلى من ۰۲ و۱ ميجا إلكترون فولت مع المجال الكهربي القريب من نواة ثقيلة لذرة مادة وينتج جسيمان، إلكترون وبوزيترون.

 وكمية الطاقة ۰۲ وا إلكترون فولت هي الطاقة المكافئة للكتلة الكلية للزوج إلكترون - بوزيترون، وأي طاقة للفوتون زيادة عن هذه القيمة فإنها تزود الإلكترون والبوزيترون بطاقة حركة، وقد تسبب ارتداد ذرة مادة الهدف.

ويتحرك الإلكترون والبوزيترون ويفقدان طاقة حركة من خلال التأين الثانوي. ولا يستطيع البوزيترون أن يعيش دون طاقة حركة، ولذلك عندما يفقد كل طاقته فإنه سيتحد مع إلكترون ذرة من المادة في علمية تسمى التلاشي (Annihilation)، وفي هذه العملية يلاشي الجسيمان كل منهما الآخر ويتحولان إلى فوتونین كل منهما بطاقة 51 و. ميجا إلكترون فولت،
 وينطلق هذان الفوتونان في اتجاهين متعاكسين ويبين شكل العملية الكاملة لإنتاج الأزواج والتلاشي في المجال الكهربي حول نواة ذرة الرصاص. وبالنسبة للفوتونات بطاقة أعلى من

القيمة العتبية (اى لايحدث التفاعل قبل هذه القيمة وهي (MeV1 . 02) يزيد احتمال إنتاج الأزواج مع العدد الذري للمادة. كذلك يزيد مع طاقة الفوتون، ويبدأ ذلك ببطء من ۰۲ و1 إلى 5 ميجا إلكترون فولت ثم يتسارع بعد ذلك، وإنتاج الأزواج هو التفاعل الأكثر احتمالا للفوتونات عالية الطاقة مع المواد ذات العدد الذري الأكبر.


4 . 5 إنتاج أزواج إلكترون - بوزيترون

عمليا عند تفاعل الفوتون مع المادة تحدث سلسلة معقدة من الأحداث. وقد يكون هناك ثلاثون تفاعلا أو أكثر قبل أن تكون طاقة الفوتون قد انتقلت بكاملها إلى المادة المتفاعل معها .
ويلخص جدول (۱۰۱) تفاعلات الفوتون الثلاثة الرئيسية، وكيف يعتمد كل من هذه التفاعلات الثلاثة على طاقة الفوتون والعدد الذرى للمادة




تعليقات

تعليق واحد
إرسال تعليق

إرسال تعليق