علم پرتوشناسی

صفحه 1:
علم پرتوشناسی توسط ویلهلم کنراد رونتگن در هشتم نوامبر ©©©0 با كشف پرتو ایکس بنا نهاده شد. یک سال بعد از آن هانری بکرل, پرتوزایی اورانیوم را کشف کرد. تا مدت زیادی کاربرد پرتوها فقط در زمینه پزشکی بود. پیشرفت تکنولوژی و شکست و پیوند اتمها باعث تحولات عظیمی در کاربرد پرتوها در صنعت و بخش انرژی و.... گردید. وسعت کاربرد پرتوهاء تماسهای وسیع و خطرناک با اين عامل را برای نسل بشر به ارمغان آورد. اثرات سوء پرتوها » مخصوصاً در حوداث و انفجارات چهره خود را نشان داد. سود ومزایای کاربرد پرتوها آنقدر زیاد بوده و هست که نمی توان از استفاده آن چشم پوشید» مضافا بر اينکه انسان بطور طبیعی نیز در معرض پرتوهای کیهانی و پرتوهای تابش شده از منابع طبیعی نیز قرار داشته ‎IM‏ سازمانهای حفاظتی شکل گرفته و در خصوص روشهای مختلف حفاظت از پرتوها به فعالیت پرداختند. 

صفحه 2:
ساختمان اتم تمام اجسام ومواد موجود در جهان از تعداد بیشماری اتم تشکیل شده اند. هراتم دارای دو قسمت زیر میباشد : هسته ( با شعاعی حدود 0069-16 سانتی متر). ابر الکترونی ( از الکترونهای متحرک و شعاع مدار الکترونی 40-0 سانتی متر). طبق مدل اتمی بوهر نحوه قرار گرفتن هسته و الکترونها مانند سیستم خورشیدی است. جرم الکترونها نسبت به هسته بسیارکم و برابر 0.07006 ( ‎Losi‏ ‏میتوان گفت تمام جرم اتم در هسته متمرکز است). بار الکتریکی الکترونها منفی و بار الکتریکی هسته مثبت ( در شرایط عادی اتم از نظر بار الکتریکی خنثی است). ذرات تشکیل دهنده یک اتم توسط نیروهای الکتروستاتیکی به هم مربوط میباشند 

صفحه 3:
ساختمان اتم (ادامه) بین هسته و الکترونها بعلت تفاوت بارالکتریکی شان نیروی جاذبه وجود دارد. نیروی گریز از مرکز ناشی از حرکت الکترونها روی مدار باعث بقاء الکترونها در مدارهای خود گشته و اجازه نمی دهد الکترونها بسمت هسته بدیهی است هرچه الکترون به هسته نزدیک تر باشد نیروی الکتروستاتیکی جذب به مرکز بیشتر خواهد بود. لذا بیستی نیروی گریز از مرکز نیز بیشتر باشد. كه اين سرعت و نهایتاً انرژی بالاتری را می طلبد که خود ایجاد کننده سطوح مختلف انرژی در اطراف هسته می گردد. بين الکترونها نیز نیروئی وجود دارد که آنها را در فواصل معینی نسبت به هم نگه می دارد ( حرکات اسپینی). به این جهت الکترونها دارای سه نوع حرکت می باشند ( انتقالی» دورانی ونوسانی). 

صفحه 4:
ساختمان اتم (ادامه) نوع اتمها از نظر ذرات تشکیل دهنده هسته و تعداد الکترونها با هم فرق میکند. هر اتم با عدد اتمی ,]> (تعداد الکترون یا پروتون) مشخص می شود. خواص شیمیائی هراتم مربوط به الکترونهای موجود در آن است. هسته اتم: در هسته دو نوع ذره اساسی و مهم به نامهای پروتون و نوترون وجود دارد. پروتون دارای بار مثبت و جرم آن 00669-072.) کیلوگرم است. نوترون از نظر بار الکتریکی خنثی است و جرم آن 09728۵664۵7 کیلوگرم است. لذا نوترون وپروتون از نظر جرم تقریباً با هم برابر و حدود 4060000 برابر جرم الکترون است. کمیت دیگری که درساختمان آتم مطرح است عدد جرمی (9)) است که مجموع پروتونها و نوترونهای هسته است. 

صفحه 5:
ذرات بنیادی در اتم * ذرات بنیادی آتم عبارتند از الکترون » پروتون » نوترون» فوتون » مزون و... که حدود 600 پارتیکول و آنتی پارتیکول جزء ذرات بنیادی اتم می باشند. ۶ مشخصات ذرات: * الف: بر حسب جرم در حال سكون : جرم ذره در جرم ذره در حال سکون سر حال حركت 222 N m= qa. CG ‏عو‎ 

صفحه 6:
مشخصات ذرات بر حسب جرم در حال سکون (ادامه) فوتونها : جرم در حال سکون آنها صفر است. لپتونها : جرم نزدیک به صفر دارند مانند نوترینو. مزونها : معروفترین آنها مزون ۲ که پیون گفته میشود و همچنین مزون 6) که کانون گفته می شود. باریونها : مانند پروتون بوده و جرمی کمی بیشتر از آن دارد. هیپرونها 

صفحه 7:
مشخصات ذرات ب: بر حسب بار الکتریکی : مثبت» منفی و خنثی 00, 12 ,)+ : ‏از لحاظ اسپینی‎ Ie د: از لحاظ عمر متوسط : پروتون و الکترونها پایدار نوترون نا پایدار ( نیمه عمر 8 دقیقه) سایر ذرات بنیادی نیمه عمر بسیار کم ( در حدود 4-0 ثانیه و یا کمتر دارند) 

صفحه 8:
مدارهای الکترونی الکترونها بر روی مدارهای مختلفی می چرخند. تعداد مدارها در اتمهای مختلف متفاوت است. لایه های الکترونی نسبت به نزدیکیشان به هسته عبارتند از: ‎Q,P,0,0,0,L,«‏ الکترونها بر روی مدارهای مختلف دارای انرژی معینی هستند (انرزى همبستكى ريج 2) بدلد:8) ). هر چه الکترون در مدارهای داخلی تر قرار گیرد انرژی همبستگی بیشتری خواهد داشت. تعداد الکترون در هرمدار از اصل پاولی تبعیت میکند و تعداد آن 6 6 ۰6 06 و... می باشد. 

صفحه 9:
هسته و ساختار آن هسته متشکل از پروتونها و نوترونها است که آنها را نوکللونها می نامند؛ که خود از ذرات بنیادی به نام کوارک تشکیل شده اند. نیروی هسته ای : وجود پروتونها در داخل هسته به معنی وجود یک نیروی الکتروستاتیک دافعه می باشد. علت قرار گیری این ذرات کنار همدیگر » علیرغم وجود نیروی دافعه فوق ۰ وجود یک نیروی قوی بین نوکلئونها می باشد که به لن نیروی هسته ای یند نیروی هسته ای از کاهش جرم ذرات موجود در هسته (تبدیل جرم به انرژی) ایجاد می گردد. بعبارتی همواره مجموع جرم نوکلئونهای تشکیل دهنده هسته از جرم هسته است. اين کاهش جرم (انرژبی معادل این جرم) تأمین کننده نیروی هسته ای می باشد. نیروی هسته ای از نوع بار الکتریکی می باشد. به با برد کوتاه ( در حدود ابعاد هسته ) و مستقل از نیروی بین نوکلوئونها یعنی مسج » م7 و م۲ 

صفحه 10:
ترازهای انرژی ذرات یکی از مدلهای ساده و مفید جهت ارائه ساختار هسته» ساختاری است شبیه به آرایش الکترونها در لایه های مختلف انرژی. در اين مدل نوکلوئونها در لایه های مختلف انرژی قرار دارند (لازم به ذکر است که حرکت الکترونها در مدار در مدل اتمى را به مدل هسته ای نمیتوان تعمیم داد) در مدل هسته ای بایستی ترازهای انرژی را با حداکثر تعداد در هر تراز انتخاب نمود. در مورد هسته ها می توان آرایش به ترتیب ۰۵8 ۰6 ۰600 600 + © و... را در نظر گرفت. در برخی تئوریها محل قرارگیری نوترونها و پروتونها را در لایه های مجزا می دانند. 

صفحه 11:
ترازهای انرژی ذرات (ادامه) اگر هسته ای دارای لایه های پر باشد» پایداری آن افزایش می یابد. مانند هسته هلیوم که دو پروتون و دو نوترون دارد ( علت اينکه در فروپاشی عناصر آلفا دهنده هسته هلیوم بصورت یک ذره خارج ميشود همین پایداری می باشد) بر طبق اين مدل هر ذره در هسته دارای جایگاه انرژتیک خاص است. در حالت ‎gale‏ معمولاً همه هسته ها در حالت پایه قرار دارند در صورتی که به دلیلی جایگاه انرژئیک ذرات موجود در هسته تغییر کند» هسته به حالت بر انگيخته در می آید. 

صفحه 12:
* معمولاً هسته را با نماد اتم یعنی 226 نشان میدهند. ‎BP Su.‏ ی نشاتگردو هسته عنصر فسفر میباشد. ‏الف: طبقه بندی بر اساس تساوی اعداد پروتونی» نوترونی و جرمی : - ایزوتوپها : هسته هانی هستند که تعداد پروتونهای آنها یکسان است مثل : يز تويهاى هيدروزن ‎7H, 2۳ jH‏ ‏ایزوتوپهای اورانیوم 234 ‎aT‏ ‏هو موه اوه ‎2U,‏ 

صفحه 13:
طبقه بندی هسته ها (ادامه) - ایزوتونها:هسته هائی هستند که تعداد نوترونهای آنها یکسان است. مثل : 4 3 32 14 13 ا اام - ايزوبارها: هسته هائى هستند كه عدد جرمى آنها برابر ولى مقدار يروتونها و نوترونهاى متفاوتى دارند. (خواص شيميائى متفاوتى دارند) مثل : 3 3 if, 9 

صفحه 14:
طبقه بندی هسته ها (ادامه) - ایزومرهای آینه ای: تعداد پروتونهای یک هسته با تعداد نوترونهای هسته دیگر مساوی است. مثل: ‎2H‏ وب 3 ‎As N BC‏ - ایزومرهای هسته ای: ۰ عدد جرمی و عدد اتمی یکسان ولی خواص هسته ای (از نظر نیمه عمر و ترازهای انرژی )متفاوت است. ۰ ایزومر با انرژیی بالاتر در یک حالت عارادبسس بوده و با نوشتن رب پس از عدد جرمی مشخص مشود. مثلاً تکنسیم ( مهس 99۳7 وو ‎IC‏ 43 (بانیمه عمر 9 ساعت) و . 0و( با نیمه عمر 9.069 سال) ایزومرهسته ای یکدیگر هستند. 

صفحه 15:
طبقه بندی هسته ها (ادامه) ب: طبقه بندی بر اساس پایداری (ناپایداری) هسته "هسته هایی که بدلیل ترکیب ناپایدار پروتونها و نوترونها و یا ایزومرهای با انرژی بالاتر پایدار نیست. دستخوش واپاشی میشوند. اینگونه هسته ها ذاناً ناپایدار بوده و با گذشت زمان تغییر نموده و به هسته های جدیدی تبدیل می شوند. ۷هسته های پایدار آن دسته از هسته هایی هستند که برای هميشه ثلبت هستند ( حداقل برای 06000 ) بدون توجه به اینکه الکترونهای اتم آنها ممکن است تغییر وتحول پیدا کنند. 

صفحه 16:
Geyre Sia pd ‏از رسم تعداد نوترونها بر حسب تعداد پروتونها نمودار زیر که به نمودار‎ * سگره معروف است؛ حاصل می شود. تعداد نوترونها (۷) تعداد پروتونها (2) le ak Aft JE 

صفحه 17:
.0 مواد راديواكتيو راديواكتيويته خاصيت هسته بعضى از اتمهايى است كه خود بخود از آنها انرزى ساطع مى شود. هسته اتمهای رادیواکتیو دائماً در حال دگرگونی و تجزیه هستند. ایزوتوپهای ناپایدارو ایزومرهای هسته ای » مواد رادیواکتیو را تشکیل می دهند. انواع مواد رادیواکتیو: مواد رادیو اکتیو طبیعی ع۷() اسه() ©. مواد راديو اکتیو مصنوعی لاس( علمسبو() 

صفحه 18:
ad) مواد رادیو اکتیو طبیعی رادیو نوکلونیدهای موجود در محيط را از نظر منشأ آنها ميتوان به دو كروه كلى نقسيم نمود : راديونوكلوئيدهاى مصنوعى سلسم ‎Reto‏ 00 رادیو توکلوئیدهای طبیعی سس ع سم گروه اول به خواست و اراده انسان تولید می شوند ( همچون محصولات شکافت هسته ‎if‏ مانند : ار ل 0 ل و5 و239 ‎220m Am‏ 

صفحه 19:
رادیو نوکلوئیدهای طبیعی موادی هستند که از بدو خلقت کره خاکی در طبیعت وجود داشته و یا حاصل پدیده های طبیعی در عالم می باشند. اين رادیونوکلوئیدها را به دو دسته تقسیم بندی می کنند. رادیو نوکلونیدهای اولیه رسد حسم : رادیونوکلوئیدهای دارای منشاً كيهانىس سمه سمسسی : حاصل برخورد پرتوهای کیهانی مس با هسته اتم عناصر موجود و در اتمسفر زمین بوده و بطور مستمر تولید می شوند. مهمترین این رادیو نوکلونیدها ترتیوم و کرین 16۴) می باشد. 

صفحه 20:
رادیو نوکلونیدهای اولیه اين را ديونوكلوئيدها داراى منشأ تحت الارضی بوده و به آنها رادیونوکلونیدهای تحت الارضی ‎(Terrestridl)‏ 38 می گویند و بدو شکل وجود دارند: Gio pocorn (Redigcuclide ‏انفرادی‎ . . زنجیره ای ( مهمترین آنها زنجیره اورانیوم 0600 و توریوم 058 است) 

صفحه 21:
رادیو نوکلوئیدهای طبیعی کلیات رادیو نوکلونیدهای طبیعی در غلظتهای کم و بیش یکسان در سطح کره زمین منتشر می با ۶ برخی نقاط جهان دارای غلظتهای بیشتر از نرمال می باشند. ‎٠‏ انسان نیز نقش مزثری در افزایش رادیونوکلوئیدهای مناطق مختلف دارد. ‏۰ _ علاوه بر فعالیت های هسته ای از جمله مواردی که در آلایندگی محیط زیست به راديو نوكلوئيدها مؤثر است عبارتند از ‏). نیروگاههای سوختهای فسیلی (عمدتاً ذغال سنگ) که در بسیاری موارد ذغال ستگها حاوی این رادیو نوکلولیدها بوده و خاکستر منتشره محیط را آلوده به این رادیونوکلونیدها می نماید. ‏0 کودهای فسفر دار ( دارای غلظت قابل اهمیتی از اورانیوم می باشند). ‏©. كاز طبیعی (به ویژه در منازل) بدلیل انتقال گاز رادن 660 از اعماق زمين به سطح. ‏مصالح ساختمانى ( برخى از آنها غنى از راديونوكلوئيد ها مى باشند). ‎ ‎ ‎ 

صفحه 22:
Ad رادیو توکلوئیدهای طبیعی رادیونوکلوئیدهای انفرادی دو عنصر شناخته شده بطور انفرادی در طبیعت یافت می شوند : پتاسیم (۳0) که یک ماده رادیو اکتیو است و بطور متوسط در بدن انسان 6000 پیکو کوری به ازاء هر کیلوگرم وجود دارد. در صخره و خاک بین تا 00 پیکوکوری بر گرم وجود دارد. نیمه عمر اين ماده 06.) میلیارد سال است که دربین رادیونوکلونیدهای اولیه موجود کمترین میزان نیمه عمر را دارا میباشد. 96960 پتاسیم (۳0) در اثر و تابش بتای منفی به کلسیم 00 پایدار و بقیه با تابش آلفا و گاما ( با انرژیی 0.0 ‎oS) 4 (Or‏ (0© تبديل می شود. روبیدیوم 00 نیز یک ماده رادیو اکتیو است که بطور انفرادی در طبیعت وجود دارد. نیمه عمر آن 6۳0 میلیارد سال است. در صخره و خاک بمیزان 5 پیکوکوری بر گرم و در بدن انسان به میزان 0000 پیکو کوری بر کیلوگرم جود است. این عنصر از نظر تشعشعات اهمیت زیادی ندارد؛ زیرا هنگام تجزیه» بتلی ضعیفی تابش نموده و سرانجام به استرانسیوم 08 تبدیل میشود. 

صفحه 23:
رادیو نوکلوئیدهای طبیعی رادیونوکلونیدهای زنجیره ای ء در حال حاضر سه سری از این مواد در طبیعت وجود دارند که به زنجیره های : 0 00000 (سریاورلنیوم) (معروفبه سری۵+:) ©. 656600 (سریکتینیوم) ( معروفبه سری‌۲۵+:) 8 606 (سروتوریرم) (معرونببه سری.6) معروف می باشند. البته یک سری زنجیره ای دیگر نیز متصور است که در حال حاضر در طبیعت موجود نمی باشد : (Pots Avis res) ‏(سرینپتونیوم)‎ 00 

صفحه 24:
سری نپتونیوم 00060 که سر سلسله لین‌گروم لستدارای‌نیمه عمری‌معادل 9) سال(لستکه طبیعتاً لگر در لبتدلیپ یدلیش کره زمین‌وجود دلشته تاکنون‌از بین‌رفته لسب البته اين ماده را از بمباران نوترونی 000660 می توان تولید کرد. دراز عمرترین ایزوتوپ در سری نپتونیوم ایزوتوپ 0 است که نیمه عمری معادل 6.0 میلیون سال است که از عمر زمین بسیار کمتر است و این ماده نیز تا کنون از بین رفته است. 

صفحه 25:
سری اورانیوم ‎Coe‏ (ot) RBs (a) RK —~, (Cosy) 0 

صفحه 26:


صفحه 27:
Nuclide 0 سری 66/۷ 8 Ra ‏(سری توریوم)‎ ‘i 1 فراوانترین ماده رادیواکتیو طبیعی 0 ‎24Ra‏ ‏220 وطموو مس 0۵ (تورون6) ) ‏ی ۲۷۵(تورون‎ au Rb ‎ar ۳‏ — (تورون6) ‏ود ‏7 

صفحه 28:
عمده مواد رادیو اکتیو طبیعی موجود (از سه سری زنجیره ‎(os)‏ خصوصیات مشترک سه سری زنجیره ای موجود : همگی از یک عنصر سنگین با نیمه عمر بالا و تابش کننده آلفا شروع می شوند ( که این در خصوص سری نپتونیوم که تابش کننده بتاست و نیمه عمر پائینی دارد» صادق نیست) یکی از عناصر و اولادهای هر یک از سه سری یک گاز است (رادن» اکتینیوم و تورون). سری نیتونیوم هیچ گازی ندارد. هر سه سری نهایتاً به عنصر سرب (۰09 ‎BOP?‏ ‏)ایدار میرسند( عدد اتمی سرب 60 است) (سری نپتونیوم به عنصر پایدار بیسموت 008 با عدد اتمی 69 می رسد). 

صفحه 29:
رادیونوکلوئیدهای 5 اا دارای منشاء 

صفحه 30:
مواد رادیو اکتیو مصدو عی رادرفورد در سال 4908 از طریق بمباران ازت با ذرات آلفاء اتم دیگری (اکسیژن) را تولید کرد. 17 4 14 م +0 و دنم +12۷ عنصر حاصل ایزوتوپ پایدار اکسیژن بود. اما بعد ها با تابش آلفا به آلومینیوم ماده ای ایجاد شد که رادیو اکتیو بود. 30 4 27 + جرد م ر+لصیه فسفر 000 رادیواکتیو بوده و نیمه عمر آن 0.00 دقيقه است. مواد راديو اكتيو مصنوعی را رادیوایزوتوپ نیز می نامند. 

صفحه 31:
طرق تهیه رادیو ایزوتوپها ۰ الف: واکنشهای هسته ای: - اثر فوتون: * برخورد فوتونهای قوی به هسته عناصرگاهی سبب خروج نوترون و يا افزایش سطح انرژی هسته شده و تولید ایزوتوپ ناپایدار و يا ایزومر هسته ای عنصر را می نماید. بازده لین واکنش خیلی کم و از لحاظ عملی قابل استفاده نمی باشد. - ذرات باردار: * ازذرات سریع باردار مثل آلفاه پروتون و دوترون استفاده کرده و آنها را در شتاب دهنده سرعت داده و بعد عنصر هدف را بمباران می کنند. ۰ امروزه دستگاه هایی وجود دارد که انرژی ذرات را تا چندین میلیارد الکترون ولت بالا می برد. 2C+ p13 N+ 7 6 D>? 0 23 2 24 1, Nat; H- 7, Nat p 25 4 28 111/102 ‏جح ينه‎ 15 Al+ p 

صفحه 32:
طرق تهیه رادیو ایزوتوپها واکنشهای هسته ای (ادامه) + واکنشهای هسته ای با نوترون : استفاده از نوترون رایجترین طریقه برای تولید رادیوایزوتوپهاست. بازده عمل با نوترونهای حرارتی اف خر اند علي ايا بيطاي ۳ ‎p‏ بط 32 بير +325 Tet n> I+ B +y 49 Aut n— 18° Aut y * فسفر 50 اشعه بتای پرانرژی تابش کرده» ید ‎IO‏ و طلای 60 هردو رادیوا و اما دارند. ب: واکنشهای انشقاق: از انشقاق اورانیوم و استحاله های متوالی بعدی ‎OOD Gis‏ رادیوایزوتوپ تولید می شود. از عناصر مهم می توان ایزوتوپهای ید» استرانسیوم وباریم» سزیم وگازهای رادیواکتیو نام برد.