SUGÁRZÁSOK. ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK.
Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet 2012. április 17.
MI A SUGÁRZÁS?
ENERGIA TERJEDÉSE A TÉRBEN RÉSZECSKÉK VAGY HULLÁMOK HALADÓ MOZGÁSA RÉVÉN Részecske: α-, β-sugárzás Elektromágneses sugárzás Mechanikai: hangsugárzás
sugárforrás
sugárzás
besugárzott test
Ionizáló: részecskesugárzás, UV, röntgen, γ-sugárzás Nem ionizáló
ENERGIA
SUGÁRFORRÁS
Ω /
izotróp
anizotróp felületi teljesítmény (M és Ebe)
Δ Δ P ∆ ∙
∆ 4 ∙ ∙
Δ Δ
Energiaáram-erősség:
Δ Δ
a sugárzásra jellemző mennyiség
Energiaáram-sűrűség, intenzitás, fluxus:
Δ Δ
szemléltetése áramvonalakkal
r A l Nem változik
1 ~ 2∙∙∙
Nem merőleges esetre: Ebe = Ebe, max cosα
HULLÁMOK
FERMAT-ELV
HUYGENS-ELV
INTERFERENCIA, DIFFRAKCIÓ
POLARIZÁCIÓ
ELNYELÉS
Lambert-Beer törvény:
AODE ln
,,
. ∙ / ∙ 01
!∙"
#∙"∙$%
HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS
?%@ A@
?%B AB
123" ∙ 4 5678.
:;< 4 = ∙ 4 >
ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁS . C 1
C D D∙.
1
RÁDIÓHULLÁMOK EM sugárzás
Tulajdonságok
Keletkezés
Felhasználás
Extrém alacsony 3-30 (-300) Hz frekvencia (ELF) 100.000-10.000 km
Villám, elektromos Katonai kommunikáció hálózatok (tengeralattjárók), meteorológia
Szuperalacsony frekvencia (SLF)
Mint ELF
Mint ELF, rádióamatőrök
Ultraalacsony 300-3000 Hz frekvencia (ULF) 1.000-100 km (hangfrekvencia)
Külső légkör
Magnetoszféra-kutatás, szeizmológia, katonai kommunikáció (talajban!)
Nagyon alacsony 3-30 kHz frekvencia (VLF) 100-10 km
Villám
Rádiónavigáció, órajelsugárzás, biztonságos katonai komm. (felszíni tengeralattjárók)
Hosszúhullám (LF)
30-300 kHz 10-1 km
Elektromos zaj, villám, sarki fény
AM rádiózás, órajelek, légiirányítás, katonai komm.
Középhullám (MF)
300 kHz-3 MHz 1.000-100 m
AM rádiózás, partiőrség
Rövidhullám (SW)
3-30 MHz 100-10 m
Rádiózás, CB, repüléskommunikáció
30-300 Hz 10.000-1.000 km
RÁDIÓHULLÁMOK EM sugárzás
Tulajdonságok
Keletkezés
Felhasználás
Nagyon magas frekvencia (VHF)
30-300 MHz 10-1 m
FM, URH rádiózás, televízió, radar, vízi és légi navigáció, MRI
Deciméteres hullám (UHF)
300 MHz - 3 GHz 1 m - 10 cm
Televízió, MRI, mobiltelefon, mikrohullámú sütő
Centiméteres hullám (SHF)
3-30 GHz 10-1 cm
WLAN, radar, rádiócsillagászat, műholdas televízió
Milliméteres hullám (EHF)
30-300 GHz 1 cm – 1 mm oxigénrezonancia
Rádiócsillagászat, meteorológia, távközlés, radar, wifi, sugárterápia, biztonsági scanner
EM sugárzás
Tulajdonságok
Mikrohullám 1-1000 GHz (MW) 30 cm – 0,3 mm dipólus rezgések
Keletkezés
Felhasználás
Félvezetők, vákuumcső (magnetron)
mikrohullámú sütő, radar, mézer, kábeltv és –internet, WLAN, GPS, ESR
Infravörös (IR)
300 GHz - 400 THz Hőmérsékleti sugárzás 1 mm - 750 nm Lézerek (CO2) kötési rezgések
Látható fény
~ 750-380 nm Gyenge σ- és πelektronok gerjesztési energiája
Hőmérsékleti sugárzás Lumineszcencia
Éjszakai látás, termográfia, haditechnika (pozícióbemérés, nyomkövetés), hőterápia, hőmérsékletmérés, hősugárzó, vezeték nélküli kommunikáció (rövidtávolságú), meteorológia, IR-spektroszkópia, csillagászat
INFRAVÖRÖS SUGÁRZÁS
EM sugárzás
Tulajdonságok
Keletkezés
Felhasználás
Ultraibolya (UV)
800 THz – 30 PHz 380 – 10 nm Külső héj elektron gerjesztési energia
Hőmérsékleti sugárzás, UV ívlámpák, UV-lézer, UV-LED, gázkisülési csövek (Ar)
Csillagászat, spektroszkópia, sterilizálás, levegő- és víztisztítás, vízjel, tűzérzékelés, helyszínelés, fényterápia, szolárium stb.
Röntgen (XR)
30 PHz - 30 EHz 10 pm - 10 nm Belső héj elektron gerjesztési energia
Röntgenfluoreszcencia (karakterisztikus) Fékezési sugárzás (folytonos)
Képalkotás, CT, krisztallográfia, röntgencsillagászat, biztonsági scanner, röntgenmikroszkópia, ipari radiográfia (hegesztések)
Gammasugárzás
> 30 EHz < 10 pm Atommagok gerjesztési energiája
Radioaktív bomlás, Konténer átvilágítás, sterilizálás, elektromos légköri daganatsebészet (gamma-kés), jelenségek, maghasadás és PET, SPECT, gamma-kamera –fúzió, szupernova, pulzár, kvazár, párképződés
FÉNY
KÖLCSÖNHATÁSOK
Relaxáció Transzmisszió Belső konverzió Szóródás Rayleigh Raman
Intersystem crossing Quenching
Reflexió Abszorpció
Lumineszcencia fluoreszcencia foszforeszcencia
ELEKTRONÁTMENETEK
Felhasadó energiaszintek
Kasha-szabály
JABLONSKI DIAGRAM
FLUORESZCENS SPEKTROSZKÓPIA
SZÓRÁS Rayleigh
rugalmas
Raman rugalmatlan
IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK
részecske
jellege
energia
spektrum
α
hélium mag
4-8 MeV
vonalas
β
e- vagy p+
1-2 keV50 MeV
folytonos
γ
elektromágneses
100 keV10 MeV
vonalas
LET = linear energy transfer
G
G
D ∙ E 2 ∙ ∙ . F H F I HI
RADIOAKTÍV BOMLÁS α
β
γ
RÖNTGEN-KÖLCSÖNHATÁS SO: shake-off P: fotoionizáció A: Auger-bomlás F: röntgenfluoreszcencia S, RS: szóródás
∙ . J∙H
D∙E D∙E J .
D ∙ E K D∙EK J .
