Magkémia

Tartalom

1. Az atommag 5
1.1. Fizikai alapösszefüggések 5
1.2. Az atommag felépítése 11
1.3. A magerők
1.3.1. As atommagok kötési energiája 15
1.3.2. A nukleonok energiarendszere 18
2. Magátalakulások 25
2.1. Spontán bomlás. Rádioaktivitás 25
2.1.1. Az aktivitás fogalma, egységei 26
2.1.2. A bomlás törvényei 26
2.1.3. Alfa-bomlás 35
2.1.4. Béta-bomlás 39
2.1.5. Proton-dús magok spontán bomlása 42
2.1.6. Gerjesztett atommagok stabilizációja 44
2.2. Mesterséges magreakciók 46
2.2.1. Magfolyamatok reakcióegyenletei 46
2.2.2. Atommagreakciók hatáskeresztmetszete 48
2.2.3. Atommagreakciók energiaszükséglete 50
2.2.4. Az atommagreakciók mechanizmusa. Az átmeneti mag 53
2.2.5. Az atommagreakciók osztályozása 54
2.2.6. Részecske belépése ill. kilépése a magból 57
2.2.6.1. Magreakciók fotonokkal 57
2.2.6.2. Magreakciók neutronokkal 58
2.2.6.3. Magreakciók töltött részecskékkel. Coulomb-gát. 59
2.2.7. Főbb magreakciótipusok 62
2.2.7.1. Magreakciók fotonokkal 62
2.2.7.2. Magreakciók neutronokkal 63
2.2.7.3. Magreakciók protonokkal 66
2.2.7.4. Magreakciók deuteronokkal 67
2.2.7.5. Magreakciók alfa-részekkel 70
2.2.7.6. (n,f) reakciók. (Maghasadás) 71
2.3. Atomreaktorok 74
2.3.1. Atomreaktorok felépítése. Az Üzemanyag. 74
2.3.2. Atomreaktorok működése 77
2.3.3. Rádioaktiv izotópok előállítása atomreaktor segítségével 84
2.3.3.1. Atomreaktorok mint neutronforrások 84
2.3.3.2. Fűtőelem-rudak feldolgozása 88
2.4. Gyorsitóberendezések 90
2.5. Néhány fontosabb elem rádióaktiv izotópjainak
előállítása 99
3. A rádióaktiv sugárzások és legfontosabb tulajdonságaik 103
3.1. Az alfa-sugárzás 103
3.1.1. Alfa-sugárforrások és etalonok107
3.2. Béta-sugárzás 108
3.2.1. A sugárgyengülés függése az abszorbens réteg
vastagságától 110
3.2.2. A tömegabszorpciós együttható függése az abszorbens anyagi minőségétől 113
3.2.3, Az abszorpcióképesség függése a maximális energiától 113
3.2.4, A béta-sugárzás abszorpciójának néhány fontosabb
alkalmazása 116
3.2.4.1. Az önabszorpció-effektus számítása 117
3.2.4.2. Az önabazorpció-korrekció empirikus meghatározása 119
3.2.5, Béta-sugarak szóródása, visszaszóródása 120
3.2.5.1. A visszaszórás függése a rétegvastagságtól 120
3.2.5.2. Visszaszórásmérés alkalmazása vastagság meghatározására 122
3.2.5.3. A telítési visszaszórás 122
3.2.5.4. A telítési visszaszórás rendszám-függvénye 123
3.2.5.5. Vegyületek, keverékek visszaszórása 124
3.2.5.6. A visszaszórás mérése 125
3.2.5.7. Visszaszórási korrekciófaktor meghatározása 125
3.2.6. Béta-sugárforrások és etalonok 126
3.3. Gamma- sugárzás 127
3.3.1. Gamma-sugarak kölcsönhatása anyaggal 127
3.3.2. Gamma-sugárforrások és etalonok 130
3.4. Neutronsugárzás és az atomok kölcsönhatása 131
3.4.1. Laboratóriumi neutronforrások 134
3.5. Sugárkémia 135
3.5.1. Az oldószer elsődleges ionizációjának szerepe 138
3.5.2. Ionizáló sugárzások direkt hatása szerves vegyületekre 141
4. Sugárzások minőségi és mennyiségi vizsgálata 145
4.1. Gázionizáción alapuld mérőmódszerek 145
4.1.1. Az ionizációs kamra 147
4.1.2. A GM cső 148
4.1.2.1. Töltőgáz, kioltás 150
4.1.2.2. A GM cső karakterisztikája 152
4.1.2.3. A GM csövek kiviteli alakjai 154
4.1.3. Az ionizációs kamrák 157
4.1.4. Proporcionális számlálók 158
4.2. Szcintillációs módszerek 159
4.2.1. A szcintillációs módszer fizikai alapfolyamatai 160
4.2.2. A szcintillátor 162
4.2.2.1. A kölcsönhatás mechanizmusa 162
4.2.2.2. A szcintillátor jellemzői 165
4.2.2.3. Néhány gyakrabban használt szcintillátor típus 166
4.2.3. A fényátvitel 168
4.2.4. A fotóelektronsokszorozó 170
4.3. Egyéb módszerek 172
4.4. Dozimetria 174
4.4.1. Jelentősége 174
4.4.2. Alapfogalmak és egységek 174
4.4.2.1. A sugárzást jellemző mennyiségek 174
4.4.2.2. A sugárzás hatására vonatkozó mennyiségek 175
4.4.2.3. A sugárforrás energiakibocsátására vonatkozó
mennyiségek 178
4.4.3. Az elnyelt és a levegő-dózis meghatározásának
problémái 180
4.4.3.1. A levegődózis mérése. Abszolút röntgen-kamra 180
4.4.3.2. Az elnyelt dózis számítása elektronegyensúly
esetén 182
4.4.3.3. Az elnyelt dózis meghatározása, ha elektronegyensúly nincsen 183
4.4.4. Mérési módszerek éa mérőberendezések 184
4.4.4.1. Dózist mérő berendezések 185
4.4.4.2. Dózisteljesítményt mérő eszközök 192
5. Elektronikus segédberendezések 195
5.1. Sugárzásdetektorok, mint elektromos jelforrások 196
5.1.1. Az impulzus üzemü ionizációs kamra jelei 197
5.1.2. A proporcionális számlálócső jelei 198
5.1.3. A Geiger- Müller cső jelei 198
5.1.4. A szcintillációs detektor jelei 198
5.2. Erősítők 199
5.2.1. Impulzus erősítők 199
5.2.1.1. Linearitás 199
5.2.1.2. Frekvenciaátvitel 199
5.2.1.3. Erősítők zaja 203
5.2.1.4. Tulterhelhetőség 204
5.2.2, Egyenáramú erősítők 206
5.2.2.1. Az elektrométercsöves erősítők 206
5.2.2.2. Rezgőkondenzátoros erősítő 207
5.3. Amplitudó-diszkriminátortok 208
5.3.1. Az integrál-diszkrimiarátorok 208
5.3.2. Differenciál diszkriminátorok 209
5.4. Impulzus számlálók 211
5.4.1. Alapfogalmak 211
5.4.1.1. Felbontóképeseég 211
5.4.1.2. Tárolási kapacitás 211
5.4.1.3. Érzékenység 211
5.4.2. Elektromechanikus számláló 212
5.4.3. Impulzusosztó 213
5.4.3.1. Bináris osztók 213
5.4.3.2. Dekádikus osztók 215
5.5. Beütésszám-szintmérők 217
5.6. Koincidencia-antikoincidencia berendezések 219
5.6.1. Koincidencia berendezések 220
5.6.2. Antikoincidencia berendezések 221
5.7. Tápegységek 22
5.7.1. Kisfeszültségű tápegységek 223
5.7.1.1. Elektronikusan stabilizált kisfeszültségű tápegységek 224
5.7.2. Elektronikusan stabilizált, nagyfeszültségű tápegységek 225
5.8. Nukleáris mérések gyakorlata 226
5.8.1. Pontosság 226
5.8.2. Stabilitás 226
5.8.3. A holtidő 227
5.8.4. Üzembiztonság 227
5.8.5. Elektromos illesztés 228
5.8.6. Általános szempontok 228
5.9, Hazai nukleáris műszerek 229
5.9.1. Erősítők 229
5.9.2. Diszkriminátorok 229
5.9.3. Számlálók 230
5.9.3.1. Bináris számlálók 230
5.9.3.2. Dekádikus számlálók 230
5.9.3.3. Dekatronos számlálók 232
5.9.4. Bütésszám-szintirók 233
5.9.4.1. Hálózati beütésszám-szintirók 233
5.9.4.2. Hordozható sugárzásmérők 234
5.9.5. Tápegységek 235
5.9.5.1. Kisfeszültségű tápegységek 235
5.9.5.2. Nagyfeszültségű tápegységek 236
6. Sugárzás elleni védekezés 237
6.1. Jelentősége 237
6.2. A sugárzások fizikokémiai és biokémiai hatása . 238
6.3. Biológiai károsodén 241
6.3.1. Alapfogalmak 241
6.3.2. Sugárártalmak a sejtben és a szervezetben 242
6.3.3. Genetikai károsodás 245
6.4. A természetes (háttér-) sugárzás és a mesterséges sugárzások dózisa
6.5. Munkavédelem 248
6.5.1. Megengedhető dózisszintek 248
6.5.2. Inkorporálható mennyiségek 250
6.5.3. Külső sugárforrások elleni védekezés 258
6.5.3.1. Alfa-sugárzás 259
5.5.3.2. Béta-sugárzás 259
6.5.3.3. Gamma-sugárzás 261
6.5.3.4. Neutronsugárzás 265
6.5.4. Munkavédelmi előírások és szabályok 266
7. Laboratóriumi izotóp technika 273
8. Alkalmazások 281
8.1. A radio-indikáció analaitikai és fizikai-kémiai
alkalmazásai 281
8.1.1. Az izotópindikáció alkalmazásának körülményei 281
8.1.2. Izotóp effektus 282
8.1.3. Higitásos analizis 283
8.1.3.1. Egyszerű higításos analizis 283
8.1.3.2. Forditott higitásos analizis 286
8.1.3.3. Kettős izotóphigitás 286
8.1.3.4. Térfogatmeghatározás izotóphigitással 287
8.1.3.5. A mérések pontosságát befolyásoló tényezők 288
8.1.4. Derivált izotóphigitásos módszer 288
8.1.5. Kicserélődési reakciótipusok 290
8.1.6. Módositott derivált higitásos módszerek 291
8.1.6.1. Derivált izotóphigitás aktiv hordozó alkalmazásával 292
8.1.6.2. Derivált módszer higitás nélkül 292
8.1.6.3. Aktiv derivált előállitása a szétválasztás után 292
8.1.6.4. Nem-jelzett derivátum meghatározása aktiv hígítóval 293
8.1.7. Radiometrikus analízis 293
8.1.7.1. Csapadékképződéses radiometrikus titrálás 294
8.1.7.2. Gyors radiometrikus titrálás 295
8.1.7.3. Radlometrikus titrálás un. oldhatatlan indikátorral 297
8.1.7.4. Radiometrikus analizis gázképződéséé reakciónál 297
8.1.7.5. A radiometrikus analizis méréstechnikája ... 297
8.1.8. Oldhatóság meghatározás rádióaktiv indikációval 298
8.1.9. Aktiválásos analizis 300
8.1.9.1. Az aktiválásos elemzés módszere 300
8.1.9.2. A neutron aktiválásos elemzés műveleti sorrendje 301
8.1.9.3. A HAS végrehajtásának feltételei 305
8.1.9.4. Zavaré magreakciók 307
8.2. Rádióaktiv izotópok mérés és szabályozástechnikai alkalmazása 309
8.2.1, Nyomjelzőtechnika 309
8.2.1.1. Kopásvizsgálat 309
8.2.1.2. Eloszlásvizsgálat 310
8.2.1.3. Áramlásvizsgálat 310
8.2.1.4. Rádioizotopos Jelzés 310
8.2.2. Abszorpciós módszerek 311
8.2.2.1. Vastagságmérés 311
8.2.2.2. Sűrűségmérés 314
8.2.2.3. Szintmérés 315
8.2.2.4. Szintjelzés 316
8.2.2.5. Defektoszkópia 318
8.2.3. Jeltovábbítás zárt falon át 318
8.2.3.1. Szintmérés 319
8.2.3.2. Áramlási sebesség mérése 319
8.2.4. A rádioizotópos ipari méréstechnika egyéb módszerei 320
8.2.4.1. Visszaszóráson alapuló mérőamódszerek 320
8.2.4.2. Szelektív abszorpción alapuló módszerek 321
8.2.4.3. Aktivációs analízis 322
8.2.4.4. Sterilizálás 322
8.2.4.5. Szerkezetalakitás 323
8.2.5, Rádioizotópos szabályozás 323
8.2.5.1. Gammarelé szabályozástechnikai felhasználása 323
8.2.5.2, Folyamatos szabályozók 324
8.2.6, Az aktivitás gyengülésének hatása 325
8.2.7. Sugárvédelmi előírások 326
8.2.8, Ipari rádioizotópos módszerek gazdaságossága 326
8.3. Radioaktív anyagok ipari alkalmazása 327
8.3.1. Radiograflai vizsgálatok 327
8.3.2. Radioaktív anyagok néhány különleges ipari méréstechnikai alkalmazása 333
8.3,2,1, Automatikus adagolók, csomagolók 333
8.3.2.2. Hibakeresés 335
8.3.2.3. Sztatikus eliminátorok , 337
8.3.2.4. Áramlási sebesség mérés 338
8.3.3. Radioaktív anyagok nyomjelzéstechnikai felhasználása 339
8.3.3.1. Higitásos analízis 340
8.3.3.2. Autoradiografia 340
8.3.3.3. Kopásállósági vizsgálat 341
8.4. A radioaktív izotópok néhány alkalmazása a kísérletes orvostudományban, diagnosztikában és a
terápiában 342
8.4.1. A radioaktív izotópok alkalmazása a kísérletes
orvostudományban 342
8.4.1.1. Az izotópok, mint nyomjelzők 344
8.4.1.2. Az izotópok, mint térfogatmeghatározók 346
8.4.1.3. Izotópok, mint időjelzők 349
8.4.2. A radioaktív izotópok alkalmazása a diagnosztikában 352
8.4.2.1. A vérképzőszervek diagnosztikája 353
8.4.2.2. A vérkeringés diagnosztikája 354
8.4.2.3. Az emésztőszervek betegségeinek diagnosztikája 355
8.4.2.4. A pajzsmirigy betegségeinek diagnosztikája 355
8.4.2.5. A daganatok diagnosztikája 357
8.4.3. Radioizotópok alkalmazása terápiában 357
8.4.3.1. Izotópok, mint belső sugárforrások 358
8.4.3.2. Izotópok, mint külső sugárforrások 359
8.5. Izotópok és ionizáló sugárzások felhasználása a
mezőgazdaságban 359
9. Táblázatok 371
9.1. Radioaktív izotópok 371
9.2. 64-es szorzótábla 375
9.3. P-32 és J-131 bomlási táblázata 376
9.4. Na-24, K-42 bomlási táblázata 377
9.5 Co-60 bomlási táblázata 377
10. Gyakorlatok 381
10.1. GM számlálócső karakterisztikájának felvétele 381
10.2. G. M. cső feloldási Idejének meghatározása 384
10.3. Szcintillációs számláló karakterisztika-görbéjének felvétele 386
10.4. A radioaktív bomlás statisztikus Jellegének
vizsgálata 388
10.5. A felezési idő meghatározása 393
10.6. Alfa-sugárforrás abszolút mennyiségének meghatározása ionizációs áram mérésével 397
10.7. Béta-sugárzás abszorpciójának mérése 399
10.8. Béta sugárzás önabszorpciójának vizsgálata 401
10.9. Béta-sugárzás visszaszórási tényezőjének meghatározása 403
10.10. Abszolút béta-számlálás 407
10.11. Alfa és kisenergiáju béta-sugárzás mérése gázáramlásos GM-csővel, illetve szcintillációs
számlálóval 412
10.11.1. A gázáramlásos GM-cső használata 412
10.11.2, Alfa- és bétasugárzás mérése szcintillációs
számlálóval 415
10.12. Gamma sugárzás abszorpciójának mérése 419
10.13. Gamma-spektroszkópia 422
10.14. Dozimetria . 427
10.15. Neutronfluxus mérés 430
10.16. Aktiválási elemzés 433
10.16.1. Mangánszulfát oldat aktiválása 433
10.16.2. Kismennyiségű rézmeghatározása 434
10.17. Mesterséges rádióaktiv izotópok dúsítása 435
10.18. Béta-sugárvisszaszórás vizsgálata 437
10.19. Izotóp-higitásos elemzés 438
10.20. Kisenergiájú béta sugárzás (C-14, H-3) mérése
folyadék szcintillátorokkal 442
10.21. Radiometrikus titrálás 445
10.22. A kémiai kicserélődés vizsgálata radioaktív
indikátor módszerrel 446
10.23. Oldhatóság meghatározás rádióaktiv indikációval 449
10.24. Rádióizotópos indikáció alkalmazása a kromatográfiában 450

Témakörök