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