Mini-kurzus
Gamma-sugárzás
Gamma-sugárzás akkor keletkezik, amikor egy gerjesztett atommag alacsonyabb energiájú állapotba jut és nagy energiájú fotont bocsát ki. A proton- és neutronszám nem változik; a mag ugyanannak a nuklidnak egy alacsonyabb energiájú állapotába kerül.
Magállapotok és foton
A mag kvantált energiaszintekkel rendelkezik. Ha egy korábbi alfa- vagy béta-bomlás gerjesztett leánymagot hoz létre, az a fölös energiát gamma-foton formájában leadhatja. A foton energiája E=hν=hc/λ, ezért a mag energiaszint-különbsége közvetlenül meghatározza a kibocsátott sugárzás frekvenciáját.
Mi változik és mi nem?
Gamma-átmenetnél A és Z változatlan. Ez különbözik az alfa-bomlástól, ahol A és Z is csökken, illetve a béta-bomlástól, ahol Z változik. A mag azonban energiát és impulzust veszít, ezért a foton kibocsátását kis visszalökődés kíséri.
Anyaggal való kölcsönhatás
A gamma-foton elektromosan semleges, így nem ionizál folyamatosan pályája mentén úgy, mint egy töltött részecske. Energiáját diszkrét kölcsönhatásokban adja át: fotoeffektus, Compton-szórás vagy elég nagy energián párkeltés révén. Emiatt nagy az áthatolóképessége.
Árnyékolás
Gamma-sugárzás ellen nagy sűrűségű, megfelelő vastagságú anyagot – például ólmot vagy betont – használhatunk. Az intenzitás nem egy adott vastagságnál „kapcsol ki”, hanem közel exponenciálisan csökken I=I₀e−μx. A μ gyengítési együttható a fotonenergiától és az anyagtól függ.
Gamma és röntgen
Mindkettő elektromágneses sugárzás, és energiatartományuk át is fedhet. A név elsősorban az eredetre utal: gamma-foton tipikusan magátmenetből, röntgenfoton elektronhéj-folyamatból vagy gyors elektronok fékezéséből származik. Nem pusztán a hullámhossz alapján különböztetjük meg őket.
Spektroszkópiai ujjlenyomat
A magok jellegzetes energiaszintjei miatt a gamma-spektrum vonalai nuklidazonosításra használhatók. Ha egy detektor megméri a fotonenergiákat, a csúcsokból következtetni lehet a radioaktív forrás összetételére. A háttér és a detektor felbontása azonban befolyásolja a mérés értelmezését.
Biológiai jelentőség
Nagy áthatolóképessége miatt külső gamma-forrás az egész testet besugározhatja. A kockázat az elnyelt dózistól, a sugárzás energiájától és az expozíciós körülményektől függ. A forrástól való távolság növelése, az idő csökkentése és az árnyékolás egyaránt mérsékli a terhelést.
Próbáld ki
Egy gerjesztett mag 1,20 MeV-val alacsonyabb állapotba kerül gamma-kibocsátással. Közelítőleg mekkora a foton energiája, ha a visszalökődést elhanyagoljuk?
Megoldás
A foton a két magállapot energiakülönbségét viszi el, ezért Eγ≈1,20 MeV. Pontosabban kis rész jut a leánymag visszalökődési energiájára is.