[natuurkunde] Intensiteit van alfa en beta straling.

[Autodidact1]

Dag allemaal

In mijn cursus radiochemie staat geschreven dat de intensiteit van alfa straling constant tot aan de maximale afstand. Voor bèta straling neemt de intensiteit exponentieel af. Waarom neemt deze voor alfa niet exponentieel af? Zo een alfa deeltje gaat toch na elke botsing een beetje energie verliezen. Zou de intensiteit dan niet ook moeten afnemen?

Groetjes

Autodidact1

[Xilvo]

Voor gamma- en röntgenstraling neemt de intensiteit exponentieel af (in een specifiek materiaal).

Alfastraling en bètastraling heeft een dracht; na een zeker afstand is er geen straling meer aanwezig.

Geladen deeltjes verliezen bij iedere botsing energie maar de kans op botsen wordt groter naarmate de snelheid lager wordt. Ze verliezen daardoor steeds sneller hun energie aan het eind van het traject.

[Autodidact1]

Ik begrijp wel wat je hier schrijft, maar wat betekent dit dan voor het verloop van de intensiteit van de alfa straal in functie van afstand? De energie van het alfa deeltje zakt toch steeds dus dan zou de intensiteit toch ook moeten afnemen?

[Xilvo]

Als je de intensiteit definieert als aantel deeltjes per tijdseenheid door een oppervlak, dan blijft die redelijk constant tot de dracht-afstand.
Zie ook:
https://en.wikipedia.org/wiki/Range_(pa ... radiation)
en
https://en.wikipedia.org/wiki/Bragg_peak

[Doc Brown]

De intensiteit moet hier inderdaad geïnterpreteerd worden als het aantal deeltjes dat per tijdseenheid door een opervlakteenheid gaat. Alfastraling is monoenergetisch, dus vrijwel alle deeltjes dringen even diep door in een materiaal. Bij bètastraling is er sprake van een energiespectrum; de laagenergetische bèta-deeltjes zullen dus minder diep doordringen in een materiaal dan de hoogenegetische bèta-deeltjes uit het bètaspectrum.

[Doc Brown]

De genoemde exponentiële afname van de intensiteit van de bètastraling geldt overigens tot ca. 70-75 % van de maximale indringdiepte!

[Benm]

De energie van het alfa deeltje zakt toch steeds dus dan zou de intensiteit toch ook moeten afnemen?

Maar niet in een linear verband of iets dergelijks.

Een alphadeeltje is best een zwaar ding, en heeft vooral interactie met veel lichtere electronen. Per interactie verliest het niet zoveel energie, maar de kans op een interactie is groter naarmate de kinetische energie lager is.

Dit geeft een effect waardoor een alpha deeltje min of meer ongehinderd een heel eind door een medium (bijvoorbeeld lucht) kan reizen, maar na een bepaalde afstand zoveel energie kwijt raakt dat het dusdanig langzaam gaat dat de kans op een interactie veel groter is. Dat is wat men bedoelt met de 'dracht' van alphastraling. De afstand is afhankelijk van de initiële energie, maar voor een gegeven isotoop is die meestal vrijwel constant, en krijg je een effect waarbij bijvoorbeeld de straling op 4 meter nog heel goed te meten is, en op 5 meter nauwelijks meer.

Gammastraling wordt ook wel gedempt door materiaal, maar dat is meestal een alles-of-niets kwestie: zo'n gamma foton ramt de kern van een atoom en gaat daarbij geheel op, het kan niet een deel van zijn energie verliezen en zijn weg vervolgen met een lagere snelheid. In dat geval heb je een situatie waarbij de straling afneemt met het kwadraat van de afstand, in theorie tot in het oneindige.

Voor betastraling heb je een beetje een mengsel van deze effecten: electronen (of positronen) zijn relatief licht en ondervinden meer vertraging door interacties, wat ze een zekere dracht geeft in een bepaald medium voor een gegeven energie. Belangrijk verschil is wel dat het afremmen van deze geladen deeltjes zorgt voor gamma/rontgenstraling. Dit effect is sterker naarmate de atoommassa van het afschermende materiaal groter is, waardoor men vaak materialen als plexiglas (voornamelijk lichte atomen als koolstof en waterstof) gebruikt als afscherming, in tegenstelling tot bijvoorbeeld lood tegen gammastraling.

[Xilvo]

Gammastraling wordt ook wel gedempt door materiaal, maar dat is meestal een alles-of-niets kwestie: zo'n gamma foton ramt de kern van een atoom en gaat daarbij geheel op, het kan niet een deel van zijn energie verliezen en zijn weg vervolgen met een lagere snelheid. In dat geval heb je een situatie waarbij de straling afneemt met het kwadraat van de afstand, in theorie tot in het oneindige.

Kleine correctie: Dit mechanisme zorgt voor een exponentiële afname van de intensiteit, bij een evenwijdige bundel.

Stralingsintensiteit neemt voor ieder soort straling kwadratisch af met de afstand indien de bron als puntbron beschouwd kan worden en de straling niet op een andere manier verzwakt wordt.
De straling verdeelt zich dan over een boloppervlak dat kwadratisch met de afstand toeneemt.

[Benm]

Uiteraard neemt het ook kwadratisch af met de afstand vanwege de verdeling over een bolschil, maar in de praktijk merk je dat je voor alpha's in lucht met toenemende afstand 'opeens' naar nul gaat.

[Xilvo]

Klopt, alfastraling heeft een dracht.
Maar hierboven (in het aangehaalde stukje) ging het over gammastraling.