Fizyka promieniowania jonizującego

Fizyka promieniowania jonizującego
Ćwiczenia 4
Promieniowanie X
Zadania do przygotowania przed zajęciami
Zadanie 1. Co to jest, jak powstaje i od czego zależy promieniowanie hamowania oraz charakterystyczne promieniowanie X? Narysuj widma obu typów promieniowania rentgenowskiego.
Zadanie 2. Foton promieniowania rentgenowskiego ma częstotliwość 1018 Hz. Jaka jest wartość
pędu tego fotonu?
m
Zadanie 3. Elektrony uderzające w anodę lampy rentgenowskiej mają prędkość 3 · 106 .
s
Oblicz maksymalną częstotliwość powstałego promieniowania X.
Zadanie 4. W jakiej odległości od punktowego źródła promieniowania rentgenowskiego należy
umieścić pacjenta, aby wykonać zdjęcie klatki piersiowej nie narażając go na niebezpieczeństwo?
(Wszystkie potrzebne dane do rozwiązania zadania należy wyszukać samodzielnie.)
—————————————————
Zadanie 1. Natężenie wiązki promieniowania rentgenowskiego dane jest zależnością
I∼
= A · Z · i · U 2,
gdzie: A jest stałą zależną od konstrukcji lampy, Z to liczba atomowa materiału anody, i prąd
anodowy płynący przez lampę, a U jest napięciem na lampie. Narysuj widma intensywności
promieniowania rentgenowskiego w funkcji energii fotonów promieniowania:
(a) dla różnych wartości napięć U ,
(b) dla różnych prądów anodowych i,
(c) dla anody wykonanej z cyny (Z = 50) i wolframu (Z = 74).
Zadanie 2. Warstwa półchłonna (HVT) to taka grubość warstwy jakiegoś materiału, która
osłabia do połowy natężenie przechodzącego przez nią promieniowania. Wiedząc, że natężenie
wiązki promienowania I po przejściu przez filtr o grubości x wynosi I = I0 e−µx , gdzie I0 to
natężenie wiązki promieniowania pierwotnego, a µ - liniowy współczynnik absorpcji. Narysuj
widmo intensywności promieniowania rentgenowskiego w funkcji energii fotonów dla różnych
grubośći filtra.
Zadanie 3. Wyznacz grubość warstwy półchłonnej promieniowania rentgenowskiego powstałego w lampie rentgenowskiej o napięciu przyspieszającym 80kVp, wiedząc że filtr wykonany
jest z aluminium a liniowym współczynniku pochłaniania µ = 2.3cm−1 .
1
Zadanie 4. Jaka jest długość fali promieniowania X, jeżeli napięcie przyspieszające elektrony
w lampie rentgenowskiej wynosi 40 kV? Jaka jest długość fali jeśli napięcie przyspieszające
zmniejszymy dwukrotnie?
Zadanie 5. Znaleźć długość fali w granicy krótkofalowej ciągłego widma promieniowania
rentgenowskiego, jeżeli wiadomo że po dwukrotnym zwiększeniu napięcia przyspieszającego,
zmniejszyła się ona o 5 · 10−11 m.
Zadanie 6. Jaka jest energia fotonu promieniowania rentgenowskiego Kα w atomie wolframu?
Zadanie 7. Długość fali serii Kα charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego badanego pierwiastka wynosi λ = 56 · 10−8 m. Co to za pierwiastek?
Zadanie 8. Detektor promieniowania X, o powierzchni 1m2 (powierzchnia jednostkowa), ustawiony w odległości 1 m od punktowego źródła tego promieniowania rejestruje 5000 fotonów.
Ile fotonów zarejestruje ten detektor ustawiony w odległości 10 m?
Zadanie 9. Obliczy moc dawki ekspozycyjnej w odległości 100 cm od punktowego źródła
promieniowania rentgenowskiego, wiedząc że w odległości 50 cm moc tej dawki wynosi 0.7 R.
(R = 8.76 · 10−3 Gy.)
2