Chimie

Mesure de la lumière et du rayonnement


Avez-vous des difficultés à comprendre la mesure unitaire de la lumière et du rayonnement ? Ensuite, il vous manque peut-être les bases suivantes :

Bases électrochimiques et électroniques pour la technologie des capteurs25 minutes

ChimieChimie physiqueCapteurs

Conductivité dans les liquides et les solides, modèle de ruban, chimie des défauts

Vue d'ensemble des capteurs20 min.

ChimieChimie physiqueCapteurs

Introduction aux capteurs; Explication des termes de base


Détection et mesure des rayonnements radioactifs

En raison de ses propriétés particulières, le rayonnement radioactif peut être mesuré de trois manières :

a) Ionisation (tube compteur Geiger-Müller, chambre d'ionisation)
b) Scintillation pour certaines substances
c) Noircissement des plaques photographiques

Il est important pour le processus de mesure que la résolution énergétique, la résolution temporelle et la résolution spatiale soient aussi bonnes que possible.

La probabilité de détection des appareils utilisés doit également être aussi élevée que possible.

A 2) Les méthodes de détection par ionisation

Si vous introduisez une préparation radioactive dans le champ électrique entre deux plaques de condensateur qui ont été précédemment chargées, vous pouvez voir à l'aide d'un compteur de charge que les charges sur les plaques disparaissent.

L'émetteur radioactif doit avoir rendu le diélectrique, en l'occurrence l'air, au moins partiellement conducteur. La chute de tension dans un certain intervalle de temps décrit le nombre d'ions formés et permet ainsi de tirer des conclusions sur l'activité de l'émetteur.

Puisqu'un changement de charge a lieu lorsque le radiateur est introduit dans le champ électrique, un courant d'ionisation doit circuler.

Dans le montage expérimental suivant, le courant d'ionisation peut être mesuré directement, ce qui doit être compris comme la valeur moyenne des ions générés irrégulièrement au cours du temps.

a) La chambre d'ionisation légèrement différente fonctionne sur le même principe :

L'électrode externe est un récipient cylindrique et n'a aucun contact avec l'électrode interne chargée positivement, qui est également le support de la préparation.

Une haute tension est appliquée aux électrodes, de sorte qu'un fort champ électrique se développe entre l'anode porteuse et la cathode, ce qui transforme immédiatement les ions formés en porteurs du courant d'ionisation.

L'électrode interne n'a donc pas été choisie comme cathode, de sorte que la température éventuellement élevée et le rayonnement via l'effet électrique de lueur et l'effet photo sur une cathode directement adjacente à la préparation n'entraîneraient aucune falsification des valeurs mesurées.

Si vous ne modifiez pas les dimensions de la chambre d'ionisation, vous pouvez mesurer le courant d'ionisation en fonction de la tension appliquée et le tracer sur un schéma :

On aurait pu supposer que le courant d'ionisation ne dépendait que de l'activité de la préparation radioactive et donc du nombre d'ions formés.

Cependant, étant donné que les ions créés s'attirent mutuellement sur le chemin de l'électrode correspondante en raison des forces électrostatiques et se rejoignent rapidement, une haute tension doit être appliquée pour empêcher cette soi-disant recombinaison. Si, malgré l'augmentation supplémentaire de la tension du condensateur, il n'y a pas d'augmentation notable du courant, il n'y a pratiquement plus de recombinaison - le courant de saturation a été atteint. Seul le courant de saturation renseigne directement sur le nombre d'ions générés par le rayonnement (ionisation primaire).

La valeur que peut atteindre le courant de saturation dépend également de la taille de la chambre d'ionisation.

Vous pouvez entrer dans la hauteur de couverture h. Il y a la dépendance suivante du courant de saturation sur la hauteur du couvercle h, si l'on considère qu'un plus grand volume signifie plus de particules ionisables, mais la portée du rayonnement ionisant est limitée :

b) Le rayonnement peut également être détecté à l'aide de la chambre à brouillard.

La chambre contient un mélange gazeux saturé d'eau et d'alcool. Si le milieu est maintenant refroidi par une détente brutale, la température chute brutalement. Puisqu'un milieu plus froid peut contenir moins de molécules d'eau et d'alcool, il y a maintenant un mélange gazeux sursaturé dans la chambre, qui veut inévitablement se condenser. Cela se produit sur les noyaux de condensation correspondants, en particulier sur les ions, sur lesquels se forment de petites gouttelettes de brouillard. Les molécules de gaz ionisées par le rayonnement le long du trajet du rayonnement créent des traces visibles de brouillard. La longueur des pistes est limitée car le rayonnement émet de l'énergie par ionisation.

Un liquide surchauffé qui ne bout pas en raison de la haute pression subit une chute soudaine de pression, de sorte que des bulles de vapeur peuvent se former sur les molécules liquides ionisées. Une traînée de bulles de vapeur est créée lorsque le rayonnement ionise les atomes du média. Étant donné que les liquides ont une densité plus élevée que les gaz, plus d'atomes par cm de longueur de piste sont ionisés dans les liquides. De ce fait, ces rayons perdent de l'énergie plus rapidement, de sorte que le trajet complet d'une particule peut généralement être affiché dans la chambre à bulles.

Lorsque le rayonnement radioactif frappe certaines substances (ZnS, NaJ), celles-ci commencent à émettre de la lumière (scintillation). Cet effet est utilisé dans le spintariscope :

Un compteur à scintillation est utilisé lorsque l'œil n'est plus capable de distinguer les éclairs lumineux. Le compteur à scintillation se compose d'une couche capable de scintiller qui convertit le rayonnement en lumière ultraviolette ou visible. Une photocathode est connectée en aval, qui utilise l'effet photo et émet des électrons lorsque la lumière tombe dessus. Ceux-ci déclenchent des avalanches d'électrons dans le multiplicateur d'électrons secondaire, qui peuvent être mesurées sous forme d'impulsions à l'aide d'un amplificateur de mesure, de sorte que l'intensité du rayonnement peut être déterminée via ce détour. Le multiplicateur est utilisé pour transformer un électron primaire en une impulsion électrique mesurable.

Lorsqu'un électron primaire frappe la première dynode, il fait sortir plusieurs électrons secondaires du matériau de la dynode. Les champs électriques entre les dynodes accélèrent les électrons secondaires de sorte qu'ils atteignent des vitesses si élevées que chaque électron élimine plusieurs électrons secondaires lorsqu'il frappe la dynode suivante. Avec un agencement de dynodes à dix étages, un gain de 10 à 10 fois est obtenu. La durée d'un tel processus de multiplication est de 10 à 10 secondes.

Même sans la présence d'une préparation radioactive, les impulsions de comptage sont enregistrées dans un tube compteur. Même un blindage en plomb de plusieurs centimètres d'épaisseur ne peut éviter cet effet. Le rayonnement qui génère ce phénomène doit donc être très énergétique.

C'est ce qu'on appelle le rayonnement cosmique.

Plus la distance à la terre est grande, plus le rayonnement est intense.

Étant donné que la désintégration d'un noyau ou l'émission de rayonnement se produit spontanément, la répétition d'une mesure dans les mêmes conditions conduit souvent à des résultats différents.

C'est pourquoi une valeur moyenne est déterminée à partir du plus grand nombre de mesures possible.

Selon la théorie de la distribution de Poisson, l'écart type est :

n'est pas une erreur maximale. Selon la théorie, 68% de toutes les valeurs mesurées sont dans l'intervalle, 95% sont dans l'intervalle et 99% sont dans l'intervalle.

Si une seule mesure doit être effectuée, l'erreur est estimée. Application du tube compteur de parfumilation :

Mesure des énergies gamma

Étant donné que l'énergie du rayonnement gamma ne peut pas être déterminée via son comportement de déviation dans les champs électriques ou magnétiques, comme avec le rayonnement alpha ou bêta, il faut penser à une autre méthode pour déterminer les énergies gamma. La méthode de Bragg n'est pas non plus adaptée pour déterminer la longueur d'onde du rayonnement et donc son énergie en déterminant l'angle de projection, car le rayonnement à très haute fréquence au niveau du réseau n'est pratiquement pas dévié.

On détermine donc l'énergie gamma par son effet sur la matière.

Le compteur de sentillation est utilisé ici.

Une partie de l'énergie des quanta gamma (1%) est convertie en lumière visible au niveau de la couche de scintillation et convertie en un signal électrique amplifié par la cellule photoélectrique. L'avalanche d'électrons créée dans la cellule photoélectrique, qui représente une impulsion de tension, est soulagée relativement lentement via la résistance de travail. Le condensateur connecté en parallèle est chargé sur une plaque par les électrons, de sorte que les porteurs de charge négatifs se déplacent sur la plaque faisant face à l'appareil de mesure. Une différence de potentiel à court terme apparaît, qui est amplifiée par l'amplificateur et enregistrée sous forme d'impulsion par l'appareil de mesure.

La hauteur de l'impulsion dépend proportionnellement de l'énergie du quantum gamma.

La courbe caractéristique suivante pour un radiateur est obtenue si le nombre d'impulsions, c'est-à-dire la fréquence d'impulsions, est donné en fonction de l'énergie quantique ou de la hauteur d'impulsion.

Interprétation du spectre de hauteur d'impulsion

Le rayonnement gamma est absorbé par la couche de scintillation en trois processus, ce qui est crucial pour le graphique.

Les quanta gamma peuvent donner leur énergie à un électron de couche.

Ce processus s'appelle l'effet photo et est déjà connu à partir d'expériences avec des rayons de faible énergie (lumière).

Lorsque les quanta gamma donnent toute leur énergie aux électrons de préférence de la couche interne, ceux-ci sont séparés du noyau de l'atome.

Lors d'une rechute dans l'état fondamental énergétique, un quantum de rayons X est émis.

Il est important qu'il y ait un troisième partenaire de collision (par exemple un proton), sinon l'effet photo ne fonctionnera pas :

Comme la masse d'un proton est bien supérieure à celle d'un électron, il ne consomme qu'une très petite quantité d'énergie, en supposant la même distribution de quantité de mouvement. Cette perte d'énergie pour l'électron est insignifiante.

Les électrons de la couche K interne sont de préférence poussés hors de l'atome. Ceci est montré par des expériences dans lesquelles les énergies des électrons qui diffèrent par le travail de séparation de l'énergie quantique (connue) du rayonnement gamma sont les plus courantes. Le photopic est la plus grande impulsion de tension, l'énergie quantique étant disponible dans la plus grande mesure pour la formation de photoélectrons dans le SEV.

Dans l'effet Compton, seule une partie de l'énergie du quantum gamma est transmise à un électron de couche. Le reste de l'énergie se trouve dans le rayonnement diffusé (également quanta gamma). Avec une rétrodiffusion de 180 degrés, la plus grande quantité d'énergie est libérée vers l'électron. Maintenant, le quantum gamma diffusé peut encore être absorbé par le cristal de scintillation, puis une impulsion de tension associée au photopic est créée. Il contribue toute l'énergie gamma à la formation des quanta de lumière. Mais lorsque le quantum gamma diffusé quitte le cristal, seule l'énergie de l'électron Compton est pertinente, l'impulsion de tension devient plus petite.

La rétrodiffusion se produit à 0,478 MeV, plus d'énergie ne peut pas être émise via l'effet Compton. Pour une hauteur d'impulsion croissante, la fréquence d'impulsion chute à presque 0. La zone autour de 0,478 MeV est appelée le bord de Compton, la zone sous le bord de Compton représente les montagnes de Compton.

La probabilité d'apparition de l'effet Compton augmente avec l'augmentation du nombre atomique.

Si l'énergie du quantum gamma est plus de deux fois plus grande que l'énergie au repos de l'électron, une paire peut être formée dans le champ de Coulomb d'un noyau ou d'un électron, ce qui crée un électron et un positron ().

L'excès d'énergie est transmis sous forme d'énergie cinétique aux particules résultantes et à la particule dans le champ de Coulomb de laquelle l'appariement a eu lieu.

Le positon n'existe que très peu de temps, il se reconnecte rapidement avec un électron, émettant au moins deux quanta gamma. Plus le numéro atomique et l'énergie sont grands, plus il est probable qu'une paire se forme. A partir de 5 MeV, le processus l'emporte sur tous les autres processus.


Mesure en termes de technologie de mesure

Le but d'une mesure est d'obtenir un résultat de mesure comme une déclaration fiable sur une taille inconnue d'un objet. "Les activités de mesure sont principalement de nature pratique (expérimentale), mais incluent des considérations théoriques et des calculs." & # 911 & # 93

Dans la première étape, le résultat de la mesure est une valeur mesurée, qui contient cependant un écart de mesure et s'écarte de sa vraie valeur. Les écarts systématiques connus doivent être calculés à partir de la valeur mesurée. UNE résultat de mesure complet est une valeur estimée obtenue à partir de mesures pour la valeur vraie de la variable mesurée avec des déclarations quantitatives sur la précision de la mesure. "L'évaluation des valeurs mesurées de la variable mesurée jusqu'au résultat souhaité fait partie de la tâche de mesure et est incluse dans la mesure de la variable mesurée." & # 911 & # 93 La poursuite de l'utilisation de la valeur mesurée ou de la mesure le résultat ne fait pas partie de la mesure, par ex.

  • vérifier si une condition est remplie,
  • réguler de manière à ce que la variable mesurée se rapproche d'une variable de référence.

La quantité à mesurer peut être presque n'importe quelle quantité physique. La plupart des grandeurs physiques ne peuvent pas être mesurées directement, mais doivent être calculées à partir d'autres données mesurées à l'aide de modèles physiques et de formules qui en dérivent. Un exemple est la mesure de la vitesse d'un objet en mesurant sa position à deux moments différents et en calculant le quotient de la distance parcourue et de la durée requise.

Une valeur mesurée ou un résultat de mesure est exprimé comme un produit de la valeur numérique et de l'unité (de mesure) (également selon DIN 1313). A partir de la convention internationale du mètre de 1875, un système international d'unités (le système SI, de Système International d'Unités) développé. Il comprend sept unités de base : mètre, kilogramme, seconde, ampère, kelvin, mole, candela, ainsi que des unités SI dérivées, par exemple & # 160B. Volt. Il existe également des unités généralement applicables en dehors du SI, par exemple & # 160B. Heure. Les unités SI sont des valeurs convenues au niveau international et légalement établies au niveau national des quantités physiques qui sont incluses dans la normalisation, dans le but que toutes les autres valeurs de cette quantité doivent être spécifiées comme un multiple de l'unité. (Définition en Allemagne dans la loi sur les unités et le temps et dans la norme DIN 1301-1.)


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La lumière ultraviolette est également connue sous le nom de lumière UV, rayonnement ultraviolet ou rayonnement UV. Tout comme la lumière infrarouge, elle est imperceptible pour les humains avec les organes sensoriels, mais elle a des effets clairement perceptibles sur les humains.

Découverte de la lumière ultraviolette : La lumière ultraviolette a été découverte par le naturaliste allemand JOHANN WILHELM RITTER (1776-1810), qui est l'un des fondateurs de l'électrochimie et qui a inventé le premier accumulateur vers 1800. RITTER a découvert que l'argent corne blanche (chlorure d'argent) était noirci lorsqu'il était en dehors de l'extrémité violette du spectre visible. La lumière ultraviolette peut également être détectée en dirigeant le rayonnement sur un écran fluorescent. L'écran fluorescent s'illumine à la lumière ultraviolette.

Sources de lumière ultraviolette : La principale source de lumière ultraviolette est le soleil. La proportion de lumière UV dans le rayonnement total du soleil est d'environ 7 %. Le rayonnement ultraviolet peut également être généré à l'aide de sources lumineuses spéciales. Il s'agit notamment des lampes à vapeur de mercure et des lampes fluorescentes spéciales. En plus de la lumière visible, ils émettent plus de lumière ultraviolette et sont donc également appelés émetteurs UV.


4.) Noircissement des plaques photo

Becquerel a été le premier à découvrir par hasard que des substances radioactives émettent des rayons qui peuvent noircir les plaques photographiques. Les cristaux de bromure d'argent contenus dans les plaques photographiques se transforment en argent métallique en petites quantités lorsqu'ils sont exposés à la lumière et au rayonnement. Une image latente est créée, par laquelle les cristaux résiduels sont complètement convertis en argent métallique pendant le développement.

Comme le rayonnement perd de l'énergie lorsqu'il pénètre dans la couche de bromure d'argent, la longueur par rapport à la taille des grains (nombre de cristaux / cm) est une mesure de l'énergie de la particule.

L'inconvénient de l'utilisation du procédé photographique est le fait que ce n'est qu'après développement qu'il est possible de déterminer si des événements importants ont été enregistrés.

Les plaques qui conviennent le mieux à la détection des rayonnements radioactifs sont appelées plaques à traces nucléaires.

Titre Détection et mesure des rayonnements radioactifs Grade 2 Auteur Felix Haupt (Auteur) Année 1997 Pages 8 Numéro de catalogue V99949 Taille du fichier 424 KB Langue Allemand Mots-clés radioactivité, énergie nucléaire, rayonnement, sujet énergie nucléaire Citation de travail Felix Haupt (auteur), & # 321997 , & # 32Nachweis et mesure du rayonnement radioactif, & # 32München, & # 32GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/99949

tu m'as beaucoup aidé ! Merci beaucoup! Ouais, euh, au revoir.

enfin quelqu'un qui pourrait vraiment m'aider.

Je ne peux que dire merci, merci, merci.


Mesure des rayons radioactifs

Unités de mesure importantes pour mesurer le rayonnement radioactif

Lorsque les noyaux atomiques se désintègrent, différents types de rayonnement de particules et de rayonnement électromagnétique sont produits, "dont la quantité, le contenu énergétique et l'efficacité biologique diffèrent d'un élément à l'autre, d'un rayonnement à l'autre". dans ce qui suit.

A) L'activité

La quantité physique d'« activité » mesure « combien de noyaux d'une substance radioactive se désintègrent en une seconde ». 3 Elle est mesurée en Becquerel (en abrégé : Bq).

Parce qu'on peut faire peu de déclarations sur la quantité d'énergie dégagée par la radioactivité à l'aide de l'activité, une autre quantité physique est nécessaire :

B) La dose absorbée

La « dose » indique la quantité d'énergie émise par le rayonnement radioactif dans un kilogramme de tissu corporel. Elle est mesurée en gris (en abrégé : Gy). Un gray est donc la densité énergétique d'un joule par kilogramme de poids corporel. Il en résulte la relation suivante :

Figure non incluse dans cet extrait

Il existe également une autre grandeur physique importante qui joue un rôle dans la mesure de la radioactivité :

C) La dose équivalente (dose biologiquement pondérée)

« L'inverse de la gamme est l'effet du rayonnement dans le corps humain. » [4] Comme le rayonnement alpha émet beaucoup d'énergie sur une courte distance, les cellules sont donc plus attaquées par les rayons alpha que par les rayons bêta, qui énergie sur la même distance. Les rayons gamma qui traversent le corps dégagent le moins d'énergie.

« Cette efficacité biologique différente est déterminée avec des facteurs de correction en fonction du type de rayonnement. L'unité de la dose de rayonnement biologiquement pondérée - l'équivalent de dose - est le Sievert, ou Sv en abrégé. 1 Sv est une dose très importante, c'est pourquoi elle est souvent mesurée en unités de millièmes Sievert, c'est-à-dire millisievert, mSv. "[5]

Ainsi, la différence entre la dose absorbée et l'équivalent de dose est la suivante :

La dose absorbée est une mesure de l'effet physique du rayonnement, à savoir combien de joules d'énergie de rayonnement radioactif émet dans un kilogramme de poids corporel, la dose équivalente, d'autre part, prend en compte l'efficacité différente des différents types de rayonnement

La dose équivalente est donc également dépendante d'un « facteur de qualité », l'« efficacité biologique relative », qui représente « un facteur différenciant des types de rayonnement au regard de leurs effets biologiques » [6].

Il en résulte la relation physique suivante :

Figure non incluse dans cet extrait

2) Détecteurs capables de mesurer le rayonnement radioactif

Lors de la mesure des rayonnements radioactifs, il est important de noter qu'« aucune mesure directe n'est possible » 6, mais que « les différentes interactions des différents types de rayonnement avec la matière » [7] doivent être considérées et évaluées. À cette fin, les chercheurs ont développé un certain nombre de détecteurs, dont deux que je voudrais présenter ci-dessous : le compteur Geiger et la chambre à nuages.

A) Le compteur Geiger

Figure non incluse dans cet extrait

Esquisse du fonctionnement d'un compteur Geiger [8]

Le compteur Geiger est un instrument important pour déterminer les rayonnements ionisants. Il se compose d'un tube métallique chargé négativement, c'est-à-dire qu'il fonctionne comme une cathode. Ce tube métallique est rempli d'un gaz noble (hélium, argon ou néon) sous pression réduite. De plus, un fil (généralement en tungstène) est tendu à travers le tube, ce fil est chargé positivement (anode). Enfin, une haute tension est appliquée entre la cathode et l'anode. (voir croquis)

Si des rayons α, ou γ pénètrent dans le tube du compteur Geiger, des électrons se séparent des atomes du gaz noble dans le tube métallique. En raison de la haute tension, les électrons sont attirés vers l'anode, le fil de tungstène, avec une grande accélération. Sur le chemin de l'anode, les électrons détachent encore plus d'électrons des atomes du gaz noble en raison de leur grande vitesse. Il y a donc une réaction en chaîne, de sorte que d'innombrables électrons atteignent l'anode. Le gaz ionisé conduit l'électricité et le circuit se ferme.

Les électrons se dirigent vers le pôle positif et traversent une résistance (voir croquis). Selon la loi d'Ohm, une tension est créée aux bornes de cette résistance. Cette tension est amplifiée par un amplificateur connecté en parallèle et mesurée par un compteur.

Si le compteur indique une tension, il y a un rayonnement radioactif présent. Plus la tension affichée par le compteur est élevée, plus la dose de rayonnement radioactif est élevée. [9]

B) La chambre à nuages

Une autre façon de détecter les rayonnements radioactifs est la chambre à brouillard. Cette méthode n'a qu'un sens historique et n'est aujourd'hui utilisée qu'à des fins de démonstration et d'illustration. La chambre à brouillard n'a plus aucune signification scientifique aujourd'hui.

Elle a été fondée en 1912 par le lauréat britannique du prix Nobel Charles T.R. Wilson (1869-1959) et fonctionne comme suit.

La chambre à brouillard de Wilson se compose d'un récipient cylindrique qui est fermé d'un côté par une plaque de verre et de l'autre côté par un piston coulissant qui peut modifier le volume de l'intérieur du récipient. Dans ce cylindre se trouve un gaz saturé de vapeur d'eau. [dix]

Figure non incluse dans cet extrait [11]

Si le piston est retiré, augmentant ainsi le volume du contenu de la cuve, la température du gaz chute. Ce gaz est désormais sursaturé en vapeur d'eau, mais celle-ci ne se condense qu'au contact des « noyaux de condensation ». Un noyau de condensation, également appelé noyau de condensation, est une « particule très fine [qui] sert de point de départ à la condensation de la vapeur d'eau » [12] 11.

De tels noyaux de condensation peuvent être de la poussière ou d'autres microparticules, mais aussi des particules ionisées telles que les rayons α ou β (mais pas les rayons γ).

Si vous laissez les rayons α ou pénétrer à travers le verre à l'intérieur du cylindre, la vapeur d'eau se condense sur les particules ionisées et devient visible sous la forme d'une ligne blanche. [13]

Il convient de noter qu'il existe plusieurs types et fonctions de chambres à brouillard. Celui que j'ai présenté est basé sur la version originale de Charles T.R. Wilson et est donc aussi appelée "chambre à nuages ​​de Wilson".

Figure non incluse dans cet extrait [14]


Sources de rayonnement ultraviolet

Dans le cas du rayonnement thermique, la proportion de rayonnement UV est déterminée par la loi de rayonnement de Planck et la loi de déplacement de Wien. Les électrons excités peuvent générer un rayonnement UV si leur énergie est supérieure à 3,3 & # 160eV. C'est également le cas dans une faible mesure à la température du filament des lampes à incandescence, c'est pourquoi les lampes à incandescence halogène en particulier émettent également de l'ultraviolet.

Sources naturelles

Le rayonnement ultraviolet se produit dans le rayonnement solaire. Cependant, en raison de l'absorption dans l'atmosphère terrestre (en particulier dans la couche d'ozone), ce sont principalement les UV-A et peu de rayonnements UV-B d'une longueur d'onde supérieure à 300 m qui pénètrent à la surface de la terre. Certains gaz, en particulier les CFC, modifient l'équilibre de la couche d'ozone et conduisent au trou d'ozone & # 160 - l'exposition aux UV-B de la surface de la terre augmente en conséquence.

D'autres objets cosmiques tels que les pulsars, les masses de gaz hautement excitées et la plupart des étoiles fixes émettent également un rayonnement UV.

La lumière polaire contient également un rayonnement ultraviolet. D'autres sources terrestres naturelles d'ultraviolets sont les éclairs d'orage et le feu de St. Elms.

Sources artificielles

Le rayonnement ultraviolet peut être produit artificiellement, souvent par ex. avec lampes à vapeur de mercure :

  • dans les installations industrielles à rayonnement UV, lampes à vapeur de mercure moyenne, haute et très haute pression (photolithographie, durcissement des résines et des laques, désinfection de l'eau)
  • dans le soi-disant soleil de la montagne, une lampe à vapeur de mercure à haute pression (utilisée auparavant pour la thérapie et & # 160a. de l'acné et du rachitisme)
  • dans les solariums, équipés de tubes à vapeur de mercure basse pression (UV-A, bronzage, mais controversé en raison de possibles lésions cutanées)
  • dans les lampes dites à lumière noire : lampes à incandescence avec filtre ou lampes basse pression à vapeur de mercure avec filtre et matériau fluorescent pour UV-A (usages décoratifs, discothèque, examens minéralogiques)
  • Laser ultraviolet (laser excimer, récemment également laser à diode)
  • Diodes électroluminescentes UV

D'autres sources, dont l'émission ultraviolette est d'importance secondaire, sont les lampes à décharge de gaz (également appelées Lampes lumière du jour et Tubes à spectre complet et & # 160ä. Dans ce cas, cependant, l'émission d'UV est inoffensive pour la santé, au contraire, même souhaitée), le soudage à l'arc (tous types de soudage électrique (MAG, MIG, WIG), le traitement corona (voir aussi ioniseur) et tous les procédés dans lesquels des gaz ionisés ou des températures très élevées se produisent (par exemple & # 160B. traitement des matériaux au laser, sources d'ions, éclateurs, etc.)


Avantages et risques des applications techniques

L'objectif humaniste fondamental de l'application des connaissances physiques est mentionné ci-dessus. Il vise l'amélioration constante des conditions de vie et le progrès social.
Cependant, pour de nombreuses découvertes en physique et leurs applications, ce qui suit s'applique également :

La physique et ses applications techniques comportent également des risques et peuvent être mal utilisées.

Les connaissances physiques et leurs applications ont donc au moins le potentiel de causer des dommages aux personnes, de nuire à l'environnement ou d'être détournées à des fins destructrices et guerrières.

Cela est particulièrement évident et clair dans le cas des découvertes de la physique nucléaire et de leurs applications. Il existe de nombreuses applications ici qui sont extrêmement utiles et, par exemple, ont également conduit à de nouvelles connaissances. Citons par exemple les méthodes d'irradiation en médecine, les méthodes de diagnostic utilisant des radionucléides, l'utilisation de méthodes radiographiques pour contrôler les processus techniques, la détermination de l'âge à l'aide de radionucléides ou la sécurisation de l'approvisionnement en énergie par les centrales nucléaires.

Unübersehbar sind aber auch die damit verbundenen Risiken : Erhöhte Strahlenbelastung für Beschäftigte, die Notwendigkeit der langfristig sicheren Lagerung radioaktiver Abfälle, die Gefahr der Freisetzung radioaktiver Nuklide, die Gefahr der radioaktiven Verseuchung ganzer Gebiete sind nicht nur ein theoretisches Risiko oder Restrisiko , wie manchmal formuliert wird, sondern können in der Realität auftreten. Beispiele dafür sind zahlreiche Unfälle in Kernkraftwerken und kerntechnischen Anlagen, vor allem aber der GAU , der 1986 im Kernkraftwerk Tschernobyl in der Ukraine auftrat und der bis nach Deutschland hinein zu einer Erhöhung der radioaktiven Belastung führte. Grundsätzlich gilt dabei für moderne technische Systeme, egal, ob das ein Fernsehapparat, ein Computer, ein Flugzeug oder ein Kernkraftwerk ist: Ihre Sicherheit lässt sich abschätzen, eine hundertprozentige Sicherheit gibt es aber für kein komplexes technisches System. Realisiert werden aber Risikoabschätzungen , die eine Aussage über die Sinnhaftigkeit einer Anwendung ermöglichen.


Alpha-Strahlung – Messung und deren Bedeutung

Alpha-Strahlen bzw. Alpha-Strahlung sind Teil der radioaktiven Strahlung (ionisierenden Strahlung. Daher kann man die Alpha-Strahlen in einem starken magnetischen bzw. elektrischen Feld untersuchen. Dabei stellt man fest, dass ein Teil der Strahlung leicht abgelenkt wird (Alpha-Strahlen), ein anderer Teil in die Gegenrichtung (Beta-Strahlung) und ein weiterer Teil vom elektrischen/magnetischen Feld gar nicht beeinflusst wird (Gamma-Strahlen), (siehe hierzu die entsprechenden Kapitel in der Physik, z.B. Ablenkung von Teilchen im elektrischen Feld).

Das es sich bei der Alpha-Strahlung um positiv geladene Teilchen handelt, lässt sich durch die Ablenkung (vor allem im Magnetfeld) bestimmen. Erklären lässt sich die Ablenkung der Alpha-Strahlen durch die Lorentzkraft, die im magnetischen Feld wirkt (die Ablenkung ergibt sich aus der Rechte-Hand-Regel). Die Bahn der Alpha-Teilchen durch ein Magnetfeld zeigt, dass diese Teilchen schwach ablenkbar sind. Die Alpha-Strahlung besteht aus (Alpha-)Teilchen, die (im Vergleich zu Elektronen) eine relativ große Masse besitzen (und wie bereits sich im Magnetfeld wie positiv geladene Teilchen verhalten.

Wir alle kennen das Bohrsche Atommodell, dabei befinden sich (im positiv geladenen Atomkern, Protonen und Neutronen). Dabei stoßen sich die gleichgeladenen Protonen im Kern ab, dieser elektrostatischen Wechselwirkung stehen die sog. Kernkräfte gegenüber. Ab einer gewissen Anzahl an Protonen im Kern überwiegen Abstoßungskräfte. Atomkerne mit mehr als 83 Protonen sind daher instabil und unterliegen daher dem sog. radioaktiven Zerfall. Dabei wandeln sich die instabilen Atomkerne in stabile Atomkern um. Beim Alphazerfall nimmt die Massenzahl des “instabilen” Atomkerns um 4 Massen-Einheiten ab und die Kernladungszahl im Atomkern verringert sich um 2 Einheiten. Beim Alphazerfall wird als ein zweifach positiv geladenes Heliumion (ein Heliumkern) aus dem Atomkern emittiert, so dass sich die Kernmasse des instabilen Atomkerns um zwei Protonen und um zwei Neutronen verringert und so in einen stabilen Atomkern umgewandelt. Alpha-Strahlung besteht also aus Alphateilchen, die aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen.

Die Ablenkung im magnetischen und elektrischen Feld zeigt, dass Alpha-Strahlung eine Teilchenstrahlung (Korpuskularstrahlung) ist. Der Energietransport erfolgt daher über die Bewegung der Alphateilchen (kinetische Energie). Die Energie eines Alphateilchens (das beim Kernzerfall von natürlichen Alphastrahler emittiert wird) liegt bei etwa 2 bis 5 MeV. Durch künstliche Alphastrahler lassen sich aber auch Energiewerte von bis zu 10 MeV erreichen. In der Natur vorkommende Alphastrahler sind Uran bzw. Thorium. Zu den Alphastrahler gehören auch die Zerfallsprodukte beider Elemente, nämlich Radium und Radon.

Aus Untersuchungen in einer Nebelkammer kann man feststellen, dass die Reichweite der Alpha-Strahlung sehr begrenzt ist. Die Alphateilchen haben im Vergleich zu anderer ionisierender Strahlung nur geringe Reichweite und dringen im Gegensatz zu Beta- und Gamma-Strahlung nicht tief in Materie ein, da sie eine relativ große Masse von 4 u haben. Die Reichweite der α-Strahlung beträgt daher nur wenige Zentimeter und kann aufgrund der geringen Durchdringbarkeit von Materie beispielsweise durch ein Blatt-Papier “aufgehalten” werden.


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