دانلود کتاب آشنایی با فیزیک بهداشت از دیدگاه پرتوشناسی

دانلود کتاب آشنایی با فیزیک بهداشت از دیدگاه پرتوشناسی

دانلود کتاب آشنایی با فیزیک بهداشت از دیدگاه پرتوشناسی

فرمت:Pdf       تعداد صفحات: 382
 مترجمان: محمد ابراهیم ابوکاظمی, هوشنگ سپهری,  علیرضا بینش

سرفصل ها:

• فصل 3: ساختار اتم و هسته

• فصل 4: پرتوزایی

• فصل 5: برهم کنش پرتوها با ماده

• فصل 6: دزسنجی تابش

• فصل 7: اثرات زیست شناختی تابش

• فصل 8: راهنمای حفاظت در برابر تابش

• فصل 9: سنجش افزارهای فیزیک بهداشت

• فصل 10: حفاظت در برابر تابش خارجی

مقدمه ای از فصل 3 در زیر بیان شده است. کتاب کامل را در انتها به صورت مستقیم می توانید دانلود کنید.

ساختار اتمی

ماده در حالت عادی از لحاظ الکتریکی خنثی است. با این حال، این واقعیت که ماده به آسانی می تواند دارای بار الکتریکی شود. مثلا وقتی که با کفش لاستیکی روی نالی راه میرویم با هنگامی که رطوبت هوا کم است روی روکش پلاستیکی صندلی اتومبیل می لغزیم- نشانگر آن است که ماده ماهیت الکتریکی دارد.

در آغاز قرن بیستم این موضوع که بارهای الکتریکی مثبت و منفی ماده در کنار هم باقی می مانند، مورد توجه فیزیکدانان قرار گرفته اتم هسته ای رادرفورد رادرفورد، فیزیکدان انگلیسی، در سال ۱۹۱۱ این اصل موضوع را پایه گذاری کرد که بار مثبت هراتم در يك نقطه مرکزی به نام هسته متمرکز است، و الكترونهای منفی در نقاط دوری از ائم به فاصله حدود يك آنگستروم از هسته قرار دارند. دو تن از دانشجویان رادرفورد به نامهای گایگر و مارسدن در سال ۱۹۱۳، در آزمایشی که برای همیشه به عنوان یکی از آزمایشهای كلاسيك فيزيك ثبت شده است، درستی این فرضیه را از طریق بمباران برگه ای بسیار بسیار نازك از طلا (6×10^-5 cm) با پرتابه هایی به نام ذرات آلفا که wi بار مثبت و جرم و انرژی زیاد داشتند، تحقیق کردند. این پر تا به ها که انرژی جنبشی شان برابر MeV ۷.۶۸ بود، از ماده پرتوزای پولونیم گسیل می شدند.

در صورت درستی نظر را در نورد، بایست انتظار داشت که بیشتر ذرات آلفا به طور مستقیم از برگه نازك طلا بگذرند. اما، تعدادی از ذرات آلفا آنقدر به یکی از هسته های طلا نزدیك می شوند که بین میدان الکتریکی آنها و بار نقطه ای مثبت هسته برهم کنشی قوی به وجود می آید. در این صورت، در اثر نیروی دافعه موجود میان ذره آلفا و هسته طلا، این گونه ذرات از مسیر خود منحرف می شوند. گایگر و مارسدن، مطابق شکل زیر، با استفاده از يك آشکارساز ذره آلفا و روبش زاویه ای فضای اطراف محل فرور باریکه آلفا، توانستند شدت ذرات آلفا را در زوایای پراکندگی مختلف اندازه گیری کنند.

نتایج آزمایش، نشان دهنده درستی فرضیه رادرفورد بود. اگر چه بیشتر ذرات آلفا بدون انحراف از برگه طلا می گذشتند، ولی با حرکت دادن آشکار ساز ذره آلفا از ۰ تا ۱۵۰درجه، توزیع پیوسته ای از ذرات آلفای پراکنده به دست می آمد. در آزمایش با پراکننده های دیگر نیز همین نتایج به دست می آمد. توزيع های زاویه ای مشاهده شده در مورد ذرات آلفای پراکنده با آنچه نظریه رادرفورد پیش بینی می کرد سازگاری داشت، و بدین تر تیب واقعیت ائم هسته ای با دلایلی تجربی به تأیید رسید. معلوم شد که ماده عمدتا از فضای خالی تشکیل شده است. با استفاده از اطلاعات حاصل از آزمایشهای پراکندگی، نتیجه گیری شد که شبکه اتم ها از هسته های باردار مثبت به قطر حدود m5×10^-15  که در فواصلی از مرتبه 10^-10m از یکدیگر قرار دارند تشکیل می شود. بعدها، تحلیل مفصل اطلاعات تجربی نشان داد که شعاع هسته به صورت زیر است

r= 1.2×10^-15 A^1/3m

A عدد جرم اتمی

اصول آزمایش رادرفورد

در این نمودار، اصول آزمایش رادرفورد در پراکندگی ذرات آلفا نشان داده شده است. چشمه آلفا، باریکه ساز چشمه، و برگه پراکننده در جای خود ثابت اند. آشکارساز ذرات الفا که از يك باریکه ساز، يك بلور سوسوزن Zns، و يك میکروسکوپ تشکیل شده است، حول نقطه ای که باریکه آلفا بر برگه می تابد دوران می کند.

معلوم شد که تعداد واحدهای بار در هسته (۱ واحد بار مساوی است با 10^-19 × 1.6) تقریبا برابر است با عدد اتمي اتم، یا در حدود نصف وزن اتمی آن. هوزلی و چادويك در سال ۱۹۲۰، با کارهای بعدیشان در آزمایشگاه رادرنورد نشان دادند که تعداد بارهای مثبت در هسته دقيقا برابر با عدد اتمی است. این اطلاعات تلویحا به این معنی است که پروتون، که باری معادل پكو احد با خود حمل بنای اصلی ماده به شمار می آید. محیط خارجی انم را، در فاصله ای حدود می کند، سنگ m5×10^-15 از هسته، الکترونهایی تشکیل می دهند که تعدادشان با تعداد پروتونهای هسته برابر است. اما، رادرفورد هیچ نظريه رضايت بخشی برای توضیح ساختار اتم عرضه نکرد. هر نظریه قابل قبولی باید به دو پرسش زیر پاسخ میداد: اول اینکه چگونه الكترونها به رغم نیروهای جاذبه الكتروستاتيك، در جای خود نگه داشته می شوند؛ و دوم اینکه چه چیزی بارهای مثبت موجود در هسته را، به رغم نیروهای دافعه الكتروستاتيك، در کنار هم نگه می دارد؟

مدل اتمی بور

ابتدا يك مدل ساده منظومه شمسی گونه که در آن الکترونهای منفی حول هسته باردار مثبت مدل اتمی بود در گردش بودند در نظر گرفته شد. طبق این مدل، نیروی مرکز گر ای لازم برای حرکت دایره ای الکترونها از نیروی جاذبه بين الكترونها و هسته تأمین می شود. اما، نظرية الکترومغناطیس كلاسیك پیشگویی می کند که چنین اتمی نا پایدار است. الکترونهای چرخان در مدار همواره تحت تأثير شتاب شعاعی هستند. نظريه كلاسيك پیش بینی می کند که چنانچه در سرعت ذرات باردار تغییری حاصل شود (چه در مقدار سرعت و چه درجهت سرعت)، این ذرات از خود انرژی الکترو مغناطیسی نابش خواهند کرد. از این رو، رفته رفته انرژی جنبشی الکترونها در اثر تابش تمام می شود و آنها مارپیچ وار به روی هسته سقوط می کنند. (این اتلاف انرژی جنبشی که به تابش ترمزی معروف است، در فيزيك بهداشت از اهمیت زیادی برخوردار است. در فصلهای آینده، در باره این مطلب با تفصیل بیشتری گفتگو خواهد شد.) نیاس بور فیزیکدان دانمارکی در سال ۱۹۱۳ به ایراد اتلاف انرژی مدل اتمی منظومه ای در اثر شتاب شعاعی، به این صورت پاسخ داد که نظرية الكترومغناطیسی کلاسيك در مورد حرکت الکترونهای مداری اعتبار ندارد.

حتما بخوانید:

⇐  ارزیابی جنبه های بهداشتی عوامل فیزیکی محیط کار