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.
Fotografická detekce ionizujícího záření materiálové detektory
Vnikne-li ionizující záření fotografického materiálu obsahujícího halogenidy stříbra (jako je
bromid stříbrný AgBr), dochází místech ionizací fotochemické reakci. Bývá přezářeno přírodním pozadím šumy v
detektoru, naměřené hodnoty jsou výrazně ovlivněny statistickými fluktuacemi.
V molekule bromidu stříbrného AgBr jsou atomy stříbra bromu vázány iontovou vazbou Ag+Br−, která poměrně
slabá; krystalová mřížka AgBr tvoří kubickou soustavu.
l Záření vysoké intenzity,
např. fotografická emulze nanesena povrchu plastové fólie filmu; dříve používaly skleněné fotografické desky.. Vlivem těchto procesů dochází rozpadu (fotolýze) bromidu stříbrného. Vojtěch Ullmann: Detekce aplikace ionizujícího záření
Dále záleží intenzitě detekovaného záření:
l Záření střední intenzity,
cca 10÷105 částic sekundu, opět poměrně snadno detekuje, pokud máme dispozici detektor dostatečně citlivý
k danému druhu záření dostatečnou detekční účinností). Vyvolávací látky (nejčastěli metol
http://astronuklfyzika. Fyzikálně-chemická změna krystalcích bromidu stříbrného zviditelněna teprve
při vyvolání.2008 12:15:06]
. Tato
tzv. Uvolněný elektron může být pohlcen
některým iontem stříbra Ag+ vázaným bromidu: Ag+ Ag, čímž vznikne neutrální atom stříbra. fotografii využívají fotochemické
reakce, vedoucí takovým chemickým změnám světlocitlivém materiálu, které mohou být použity ke
zviditelnění prostorového rozložení záření zobrazení.
2.
Fotochemická reakce
Pod fotochemickou reakcí obecně rozumíme každou chemickou reakci, vyvolanou dopadem světla jiného záření
- interakcí kvant záření (fotonů, elektronů, protonů, α-částic atd.. Korpuskulární záření nízkých energií bývá často nedetekovatelné (absolutně platí pro neutrina).2.
Klasická fotochemická reakce způsobena pohlcením světelného fotonu jehož energií h. desítky milionů částic/sekundu, může zahltit detektor (mrtvá doba, kumulativní procesy) znemožnit
přesné měření. vysokými energiemi můžeme setkat u
velkých urychlovačů nebo kosmickém záření. Pro snížení vlivu statistických fluktuací jsou měřící časy značně dlouhé abychom nastřádali
dostatečný (statisticky významný) počet užitečných impulsů. Výsledkem uvolňování atomů stříbra jeho vazby sloučeniny AgBr vznik latentního obrazu.htm 54) [15.RNDr. Vyvolávací proces elektrochemická reakce, při níž primárně dochází přenosu elektronů z
vyvolávacího činidla AgBr prostřednictvím atomů stříbra latentním obraze.ν vázaného
atomu bromu (bromidového iontu Br−) uvolní elektron: Br− e-.
Becquerel objevil radioaktivitu uranové rudy. Toto je
primární fotochemická reakce, při níž energie fotonu musí být vyšší než vazebná energie molekuly, která štěpí
při fotolýze.
*) Použití fotografických materiálů bylo první nejstarší metodou indikace jaderného záření; pomocí ostatně H. žádoucí použít detektory s
vyskou detekční účinností nízkou úrovní vlastního pozadí, dobře stíněné vůči vnější radiaci, včetně přírodního
radiačního pozadí.10.) atomy molekulami látky.
l Záření nízké intenzity,
podstatně slabší než 1částice/sekundu, obtížné přesně měřit.
× Záření nízkých energií,
menších než cca 1keV, velmi obtížně detekuje. Použitím vhodných detektorů nízkou detekční účinností lineární odezvou můžeme korektně měřit
určitý definovaný "vzorek" analyzovaného záření. Zvláště spektrometrie takového záření
je obtížná, neboť vysokoenergetická kvanta ztrácejí běžných detektorech jen malou část své energie.) bez větších problémů detekovat
s použitím ionizačních komor, scintilačních polovodičových detektorů.cz/DetekceSpektrometrie.
Na takto exponované vrstvě bychom prostým okem zpočátku nic neviděli, obraz "skrytý" (latentní), tvořený jen
řídce rozloženými atomy stříbra. Používají se
zde speciální robustní detekční systémy, zvané kalorimery, sestavené masívních absorbčních vrstev,
proložených detektory (ty detekují vznikající spršky sekundárních částic).
Nejdůležitější fotochemickou reakcí přírodě fotosyntéza rostlin.
Fotografické (světlocitlivé) materiály jsou tvořeny drobnými krystalky halogenidu stříbra (nyní téměř vždy
bromid stříbrný, velikost krystalků cca 1µm, hustota cca 109/cm2), které jsou rozptýleny žalatinové vrstvě.
× Záření vysokých energií,
vyšších než stovky MeV, řádu GeV TeV, vykazje často nízký účinný průřez interakce látkou detektoru, což
snižuje detekční účinnost většina kvant může detektorem proletět bez odezvy.
Metodika detekce záření výrazně závislá energii kvant záření:
× Záření střední energie,
jednotky keV desítky MeV, lze případě obvyklých druhů záření (γ, p+, . Podobná fotochemická reakce vzniká
i při ozáření fotografického materiálu ionizujícím zářením, které způsobuje rozpad radiolýzu bromidu
stříbrného. Vzhledem vysoké absorbci látce (malé pronikavosti)
obtížně proniká citlivého objemu detektoru vzbuzuje něm nízkou odezvu, často překrytou kvantovými
šumy
