يهدف مقرر الإشعاعية إلى

1. يهدف مقرر الإشعاعية إلى 1-توضيح أهمية علم الفيزياء الإشعاعية ودورة في الحفاظ على صحة الكائنات الحية وسلامة البيئة 2- دراسة تركيب بعض أجهزة قياس الأشعة وخواصها 3- تعريف الطالب بوحدات القياس المتبعة عالميا والجرعات المختلفة والآثار البيولوجية على الخلايا الحية 4-القيام بحل مسائل متعلقة بحساب الجرعات الإشعاعية , وكذا حسابات الدروع الواقية من المصادر المشعة المختلفة 5-المقدرة على استخدام أجهزة القياس المختلفة والتعامل مع التلوث الإشعاعي

2. الكاشفات النووية أجهزة للكشف عن الأشعة النووية أين تستخدم؟ معامل البحوث المحطات النووية القياسات الخاصة بالوقاية لماذا تستخدم؟ تحديد نوع الأشعةوقياس كميتهاوتحديد طاقتها

3. الكاشفات النووية • يتوقف نوع الكاشف النووى على • نوع الجسيمات أو الأشعة • كثافة الجسيمات • شدة الأشعة • طبيعة المكان الذى يوضع به الجهاز

4. أنواع الأشعة المؤينة Ionizing Radiation Radioactive Atom Alpha Particle Neutron Particle Beta Particle Gamma Ray (X Ray) نيوترونات أو جسيمات تحمل شحنة كهربية أ و أشعة جاما

5. نفاذية الأشعة

6. نفاذية الأشعة

7. Neutrons and Protons Ejected Electron Ionization Radiation تأيين الذرة طاقة الأشعة تكفى لإنتزاع اليكترون من مداره وإخراجه خارج الذرة

8. الكاشفات النووية/ التأيين • مثال • احسب عدد الأزواج الأيونية الناشئة عن امتصاص ؟1Mev جسيم ألفا بطاقة الطاقة اللا زمة لانتاج زوج أيونى لا تعتمد على نوع المادةو تقريبا ثابتة و تساوى .35 voltحوالى N= 1 x106/35=2.85x104 Q=N x e= 1 x106/35=2.85x104X1.6x10-19C =4.56x10-15 C

9. الكاشفات النووية/ أنواع أخرى • التغييرات الكيميائية • حساسية ضعيفة- تستخدم فى حالات الكثافة العالية • التفاعلات النووية • كثافة النيوترونات

10. مبادىء الكشف عن الأشعة المؤينة • التأيينالإثارة • كواشف غازيةكواشف وميضية • كواشف أشباه الموصلا ت

11. Ne He Dry air الكواشف الغازية Ne Helium Halogen Dry air

12. + ve -ve + حركة الأيونات والإليكترونات فى الغازات حركة إنسياقية إعادة الإلتصاق إعادة الإلتحام

13. العلاقة بين الجهد وعدد الأزواج الأيونية

14. عوازل كهربية الحجم الحساس جهاز القياس مقاومة كبيرة غرفة التأينالحلقات الحارثة أشعة مؤينة + حلقات حارسة

15. هواء وكثافة إشعاعات كبيرة 10 -10 10-11 10-12 10-12 I amp غاز هيليوم وكثافة إشعاعات كبيرة هواء وكثافة إشعاعات صغيرة غاز هيليوم وكثافة إشعاعات صغيرة 50 100 150 Volt خصائص غرفة التأينالمميزة الفولتية- الأمبيرية

16. خصائص غرفة التأين نظام القيمة المتوسطة: يقيس القيمة المتوسطة للتيار الناشئ عن دخول الجسيمات لوحدة الزمن. النظام النبضى: يقيس نبضة الجهد الناشئة عن جسيم واحد

17. Il=V/Rc V= 100 volts Rc= 1013W Il= 10-11 A = 10 pA R= 1016W Il Ic خصائص غرفة التأينتيار التشبع- نوعية العازلات مقاومات Is تيار التشبع – ناتج عن كل الشحنات المتكونة

18. Rc Cc Re Ce V Rc Cc Re Ce خصائص غرفة التأينمنحنى الإستجابة الديناميكى 0.68V

19. ثابت الزمن RC=t V t خصائص غرفة التأين RI= V + RC dV/dt V= RI(1+e-t/RC) RC=t V=RI(1-1/e)=0.68 RI=0.68 Vo Vo 0.68V time

20. إستخدام غرفة التأين جسيمات ألفا والجسيمات الثقيلة المشحونة:قدرة إختراقية ضعيفة- تحتاج ناقذة خاصة أشعة جاما: قدرة إختراقيةعالية لا تحتاج ناقذة خاصة- زيادة ضغط الغاز كفاءة العد فى الكاشف نسبة عدد الأشعاعات المسجلة فى الكاشف إلى العدد الكلى لللإشعاعات الساقطة على الكاشف النيوترونات: قدرة إختراقية عالية- كفاءة كشف منخفضة- ضغط عالى للغاز تفاعل نووى ينشأ عنه جسيمات مشحونة n + 5B103Li7 + a

21. الطاقة أو الزمن V V/2 جهد النبضة غرفة التأين النبضية زمن استمرار النبضة يعتمد على: ثابت الزمن- جهاز القياس- المسافة بين القطبين جهد النبضة أشعة غرفة التأين G= t2- t1 G الطاقة أو الزمن t1 t t2

22. عاز الأرجون غرفة التأين النبضية زمن استمرار النبضة يعتمد على: ثابت الزمنجهاز القياس صغيرة RC – -المسافة بين القطبينصغيرة

23. N N/2 DE الزمن E E O1 E1 Eo E2 الطاقة القدرة التحليلية للطاقة/للزمن الجهد

24. طيف نواة السيزيوم تأثير كومبتون

25. العدادات التناسبية عند جهود عالية تكتسب الأيونات الابتدائية طاقات عالية مجموعة جديدة منتأيينات ثانوية (التأينالابتدائي +التأيينات الثانوية) تأيينات ثانوية أخرى+ طاقات عالية – أشعة أكس صادرة من الإلكترودات – حالة تشبه التفريغ الكهربي .

26. العدادات التناسبية من محور الإسطوانة rالمجال الكهربى عند نقطة تبعد مسافةe نصف قطر السلك المحورىa نصف قطر الأسطوانة الداخلىb جهد المجمعV a=0.01 cm, b=1 cm, V= 100 volt, r=0.01 cm مثال e= 6000 volt/cm النتيجة: يحدث التأين الثانوى أساسا بالقرب من سلك الأنود النبضة الكهربية تنتج أساسا عن الأيونات الموجبة نظرا لتكوينها سحابة حول الأنود تمنع وصول الإليكترونات

27. عداد جايجر

28. كواشف وميضية

29. كواشف وميضية • امتصاص طاقة الجسم النووي داخل المادة الوميضة مما يؤدي إلى أثارة أو تأين هذه المادة • تحول الطاقة الممتصة في المادة إلى ضوء خلال هذهالعملية الوميضة • انتقال الفوتونات الضوئية إلى الكاثود الضوئي لأنبوب التضاعف • امتصاص الكاثود لطاقة الفوتونات الضوئية وانبعاث إلكترونات منه • تضاعف عدد الإلكترونات داخل أنبوبة التضاعف • تجميع هذه الإلكترونات عند أنودالأنبوب وتكون شحنة كهربية عليه .

30. كواشف وميضية Q = eMnph = eMCTFSE شحنة الإلكترون e معامل التضاعف في الأنبوب M عدد الإلكترونات الصادرة من الكاثود nph الضوئي كفاءة المادة الوميضة في تحويل الطاقة C النووية إلى طاقة ضوئية معدل شفافية المادة الضوئية( نسبة الفوتونات T الضوئية التي تخرج منها إلى الفوتونات المتكونة ) شفافية مادة الكاثود الضوئي F حساسية الكاثود الضوئي (عدد الفوتونات S الضوئية التي تخرج منها إلى الفوتونات المتكونة ) طاقة الجسيم الساقطE.

31. كواشف وميضية V 100 10 M=k eI, I=V 104 105 106 107 M

32. كواشف وميضية • - معامل الانبعاث الثانوي على الدينود الأول • d3ا لثالثd2 - الثاني d1 • معامل التضاعف الكلي لعددM • n دينود M= d1 d2 d3 ... dn • M= dn d1=d2=d3=..=dn • مثال : عدد الدينودات = 10 معامل التضاعف المطلوب 106 • 3. 95 معامل الانبعاث الثانوي =

33. كواشف وميضية

34. استخدامالكواشف الوميضية NaI(Th)إشعاعات جاما كفاءة عالية ( كثافة كبيرة- عدد ذري كبير) تعتمد على سمك البلورة + طاقة أشعة جاما مواد عضوية وميضيةb جسيمات لأنها مادة متميعة تحتاج لجدار حافظ غالبا ألمنيوم -– لا تصلح NaI(Th) تشتت خلفي عالي نظرا لزيادة الوزن الذري النيوترونات الكشف عن الجسيمات المشحونة الناتجة عن تفاعل النيترونات مع المادة الوميضية . Li (B) أو خليط LiI (Th ) في حالة النيوترون البطىء في حالة النيوترون السريع كبريتات الخارصين مع الشمع : تحتوى على نسبة كبيرة من الهيدروجين وناتج التفاعل بروتونات .

35. الوصلة الثنائية وصلة زيادة التوصيلية B+ Ga ثلاثية التكافؤ P+ As خماسية التكافؤ فجوة اليكترونات حرة أيونات سالبة أيونات موجبة

36. الوصلة الثنائية مواد رباعية التكافؤSi Ge لتحرير اليكترون1.12 eV 0.72 eV فى درجة حرارة الغرفة: تتحرر بعض الإليكترونات للسيليكون للجيرمانيوم 1:10131: 10 11 توصيل كهربى الطاقة اللازمة لتكوين زوج أيونى = 3.5 اليكترون فولت قدرة تحليلية فائقة + دقة في تحديد طاقة الأشعة المدى فى الأجسام الصلبة صغير بالنسبة للغاز صغر حجم الكاشف + صغر زمن التجميع -الشوائب: 1- 6 10

37. + - الوصلة الثنائية جهد تحييز عكسى زيادة منطقة الملتقى

38. N P <1 mmتركيز عالى للشوائب Few mm d كواشف السيليكون d= dn + dp v=me= 107cm/s, d= o.1 cm Time= d/v= 3x10-9: 10-7s يستخدم للكشف عن: الجسيمات المشحونة الثقيلة مثل ألفا- البروتونات

39. كواشف الجيرمانيوم-ليثيوم عرض منطقة الملتقى 1-3 مم يزداد عرض منطقة الملتقى بغرس ذرات ليثيوم هذا يؤدى إلى زيادة الكفاءة للكشف عن أشعة جاما عملية الغرس تحتاج حوالى 10 أيام لإنتاج 2 سم من الجيرمانيم المغروس زيادة التيار العكسى- مع درجة الحرارة درجة تبريد عالية

40. كواشف أشباه موصلات

41. مزايا كواشف أشباه موصلات • المادة Z طاقة الفجوة (eV) الطاقة/زوج أيونى/(eV) • Si 14 1.12 3.61 • Ge 32 0.74 2.98 1- قدرة تحليلية عالية 2- علاقة خطية بين طاقة الجسم والنبضة الكهربية 3- قصر زمن النبضة الكهربية 4- إمكانية تغيير عرض منطقة الملتقى بتغيير جهد التحييز العكسي 5- إمكانية فصل الأنواع المختلفة من الجسيمات المشحونة الثقيلة عن بعضها بالتحكم فى عرض منطقة الملتقى 6- صغر الحجم وسهولة التعامل 7- عدم الحساسية للمجال المغناطيسى 8 - إعداده باشكال هندسية مختلفة

42. خواص مواد الكاشفات المختلفة • المادة Z طاقة الفجوة (eV) الطاقة/زوج أيونى/(eV) • Si 14 1.12 3.61 • Ge 32 0.74 2.98 • CdTe 48 -52 1.47 4.43 • Hgl 280 -53 2.13 6.5 • GaAs 31-33 1.43 5.2

43. قدرة التحليل الطاقى لكاشفات مختلفة • (keV FWHM) vs. نوع الكاشف/ التحليل الطاقى الطاقة (keV)5.91.221.332 • Proportional Counter1.2-------- • X-rayNaI(Tl)3.012.0---- • 3 x 3 NaI(Tl)----12.060 • Si(Li)0.16-------- • Planar Ge0.180.5---- • Coaxial Ge----0.81.8

44. طيف نواة السيزيوم تأثير كومبتون

48. Fundamental law of radioactive decay A=Activity=N A (t) =½ Ao, at t=T1/2 Here T1/2 is the half-life, the time it takes for half the nuclei to decay - i.e. for A to decrease to A/2.  - Units time-1 (s-1, d-1, m-1, y-1) Here  is called the average lifetime.

49. Half-Life

50. Radioactive Decay 14C14N