V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Pro všechny tyto typy procesů charakteristické, že
interakcí elektrických nábojů elektromagnetickým polem, němž náboje nacházejí, vznikají
kvanta záření fotony, podle své energie původu většinou fotony rentgenového nebo gama-
http://astronuklfyzika. Úplná znalost této distribuce však praxi není nutná (bylo velmi obtížné změřit). tok energie), procházejících
za sekundu koulí jednotkovým hlavním řezem libovolným směrem fluenci. pole záření (zářivé pole)*).
Pozn. obecném případě záření šířícího se
různými směry tok částic definován jako počet kvant procházejících sec.
■ Slabé interakce
se při průchodu běžných druhů ionizujícího záření látkou projevují jen zcela vyjímečně okrajově.
*) obecném případě pole záření úplně popsáno, je-li každém jeho bodě (r,ϑ,ϕ) polárních souřadnicích
známa energie počet kvant záření šířících směru (ϑ,ϕ) energetická úhlová distribuce intenzity záření I(E,
ϑ,ϕ). koulí jednotkovým plošným
obsahem hlavního řezu středem daném bodě. hustota toku částic) definována jako počet kvant záření procházejících 1
sekundu jednotkovou plochou postavenou daném místě kolmo směru šíření kvant. Integrací distribuční funkce
přes všechny směry (přes všechny hodnoty úhlů ϑ,ϕ 2π, tj. Tato definice nezávislá směru záření, zahrnuje všechny směry.
Interakce záření při průchodu hmotou
Než začneme popisovat způsoby interakcí konkrétních druhů záření látkami různého složení,
zmíníme některých obecných mechanismech uplatňujících při průchodu záření
hmotou.RNDr. Jestliže kvanta záření
v daném místě prostoru pohybují převážně jedním určitým směrem, hovoříme svazku záření.
■ Elektromagnetické interakce
u nabitých částic způsobují Coulombovský rozptyl, pochody ionizace excitace atomů jader,
radiační procesy jako brzdné záření Čerenkovovo záření. závislosti fyzikálním aplikačním kontextu intenzita záření kvantifikuje zásadě
dvojím způsobem:
q Fluence částic
(tok částic, resp. Vyjadřuje se
jako (počet částic)/m2.6 Ionizující záření
Pole svazek záření, intenzita záření
Kvanta záření, šířící prostoru, vytvářejí tzv. hustota toku energie) definována analogicky, avšak místo počtu kvant bere
jejich energie.
Vedle druhu energie jednotlivých kvant ionizujícího záření další zcela základní charakteristikou
pole záření intenzita (síla) tohoto záření, která rozhoduje míře účinků záření hmotu daném
místě.
Při průletu různých druhů ionizujícího záření látkou dochází obecně interakcím kvant záření
s obalovými elektrony atomovými jádry. Především, všech druhů záření setkáváme případy průchodu záření bez interakce,
kdy kvantum záření může volně proletět mezi atomy látky; tento případ nastává častěji pro tvrdé
záření prolétající látkou nižší hustotou. přes plný prostorový úkel 4π) získáme
sférickou distribuci I(E) 0ň2π
0ň2π I(E,r,ϑ,ϕ)dϑdϕ, vyjadřující celkový tok částic (popř.
q Fluence energie
(tok energie, resp. Pro kvanta záření gama
způsobují elektromagnetické interakce fotoefekt, Comptonův rozptyl, tvorbu elektron-pozitronoých
párů jejich anihilaci, fotojaderné reakce.2008 12:13:54]
. 1. Mohou přitom principu uplatnit všechny tři
interakce, které zde připadají úvahu silná, slabá elektromagnetická interakce:
■ Silné interakce
mohou vyvolávat jednak rozptyl způsobený jadernými silami, jednak jaderné reakce, při
vysokých energiích pak interakce elementárních částic vzniku nových částic antičástic, jako
jsou elektrony pozitrony, π-mezony, hyperony jejich kombinace. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.cz/JadRadFyzika6.2) vysokoenergetického záření kosmického urychlovačů, kde vznikají mezony
π hyperony další částice rozpadající důsledku slabé interakce. Svůj význam mají
u záření neutronového (vzhledem jejich radioaktivitě beta), neutrinového (interakce neutrin nukleony viz
popis neutrinových experimentů §1.: Toto zjednodušené znění platí pro široký rovnoběžný svazek záření.htm 32) [15. Jednotkou W/m2.6 "Radioterapie"), svazek
záření charakterizuje též distribucí radiační dávky dané látce, nejčastěji vodě nebo tkáni.
Pro některé aplikace záření, především radioterapii (§3.10
