Hoofdstuk 2: Radio-isotopen
Radioactiviteit
Atoomstructuur:
Protonen + en neutronen
Atoomgetal Z = aantal elektronen = aantal protonen
Atoommassa A = som massa protonen en neutronen = Z + N
Isotopen: atomen niet hetzelfde aantal neutronen en dus verschillende atoommassa
12
Atoomgetal = subscript, atoommassa = superscript vb: 6C
Atomaire stabiliteit en straling: ratio proton/neutron ≠ 1 onstabiliteit radio-isotopen:
radioactief verval van onstabiel naar stabiel isotoop -> partikels of straling komt vrij
Soorten straling:
Negatron (β-) emissie = β-straling: aantal protonen (Z) stijgt met 1
Positron (β+) emissie: partikel is onstabiel -> interageert met elektron -> partikels worden
geconverteerd naar gamma stralen met afgifte van energie -> aantal protonen (Z) daalt met 1
4
Alfa partikel ( 2He ¿ emissie = α-straling: aantal protonen (Z) daalt met 2 en A daalt met 4
Electron capture: proton-rijke kern vangt elektron uit binnenste K-schil -> proton wordt
neutron -> elektron uit hogere schil vervangt elektron uit binnenste K-schil -> emissie X-
straling: aantal protonen (Z) daalt met 1
Elektromagnetische straling: gelijkaardig aan X-stralen, maar kortere golflengte
Y-straling: door transformatie in nucleus, leidt niet tot verandering van A of Z, gaat samen
met alfa- en beta-partikel emissie die wel leiden tot verandering atoommassa
Radioactief verval:
mega-elektronvolt
Alfa-emissie: 4-8 MeV
Bèta-emissie: < 3 MeV
Vervalconstante λ = fractie isotopen die vervalt per tijdseenheid:
Halfwaardetijd t1/2 = tijd nodig waarin activiteit vervalt van een bepaalde waarde
tot de helft van die waarde
, Eenheden
Becquerel (Bq) = desintegratie/sec: -> aantal atoomkernen dat per seconde reactief vervalt
Curie (Ci) = hoeveelheid radioactiviteit materiaal waarbij het aantal desintegraties/sec
hetzelfde is als dit van 1g radium
Specifieke activiteit = hoeveelheid radioactiviteit per gewichtseenheid, gebruikt omdat bij
vele radio-isotopen een carrier van het stabiele isotoop wordt toegevoegd dus slechts een
fractie van het mengsel in radioactief
Detectie en meting van radioactiviteit
Alfa deeltjes
Excitatie: overdracht van energie van alfa-deeltje naar elektronen van naburige atomen ->
geëxciteerd elektron is niet stabiel
Elektron verwijderen ipv excitatie -> ionisatie van het atoom
Grote partikels, bewegen traag, dubbele positieve lading -> intense ionisatie en excitatie,
snelle vermindering van energie, hoge initiële energie maar weinig penetrerend
Negatrons (β partikels)
Energie varieert tussen verschillende partikels -> energie spectrum
Excitatie en ionisatie analoog aan alfa-partikels, maar: kleiner, sneller, slechts 1 lading,
minder interactie met materie, minder ioniserend en meer penetrerend
Gamma stralen en X-stralen
Elektromagnetische straling -> minder botsingen met materie, sterk penetrerend
3 types van interactie met materie:
o Foto-elektrische absorptie: interactie van laag-energetische y-stralen met
elektronen, alle energie wordt overgedragen -> elektron wordt uitgeworpen als foto-
elektron dat zich gedraagt als negatron
o Compton scattering: interactie van medium energetische y-stralen met elektronen,
slechts een deel van de energie wordt overgedragen -> elektron wordt uitgeworpen
als foto-elektron dat zich gedraagt als negatron
o Pair production: interactie van hoog energtische y-stralen met de kern, alle energie
wordt omgezet in positron en negatron
Gamma-stralen kunnen ontstaan wanneer hoge energie β-partikels geabsorbeerd worden
door materiaal dat atomen met hoog atoomnummer bevat
Radioactiviteit
Atoomstructuur:
Protonen + en neutronen
Atoomgetal Z = aantal elektronen = aantal protonen
Atoommassa A = som massa protonen en neutronen = Z + N
Isotopen: atomen niet hetzelfde aantal neutronen en dus verschillende atoommassa
12
Atoomgetal = subscript, atoommassa = superscript vb: 6C
Atomaire stabiliteit en straling: ratio proton/neutron ≠ 1 onstabiliteit radio-isotopen:
radioactief verval van onstabiel naar stabiel isotoop -> partikels of straling komt vrij
Soorten straling:
Negatron (β-) emissie = β-straling: aantal protonen (Z) stijgt met 1
Positron (β+) emissie: partikel is onstabiel -> interageert met elektron -> partikels worden
geconverteerd naar gamma stralen met afgifte van energie -> aantal protonen (Z) daalt met 1
4
Alfa partikel ( 2He ¿ emissie = α-straling: aantal protonen (Z) daalt met 2 en A daalt met 4
Electron capture: proton-rijke kern vangt elektron uit binnenste K-schil -> proton wordt
neutron -> elektron uit hogere schil vervangt elektron uit binnenste K-schil -> emissie X-
straling: aantal protonen (Z) daalt met 1
Elektromagnetische straling: gelijkaardig aan X-stralen, maar kortere golflengte
Y-straling: door transformatie in nucleus, leidt niet tot verandering van A of Z, gaat samen
met alfa- en beta-partikel emissie die wel leiden tot verandering atoommassa
Radioactief verval:
mega-elektronvolt
Alfa-emissie: 4-8 MeV
Bèta-emissie: < 3 MeV
Vervalconstante λ = fractie isotopen die vervalt per tijdseenheid:
Halfwaardetijd t1/2 = tijd nodig waarin activiteit vervalt van een bepaalde waarde
tot de helft van die waarde
, Eenheden
Becquerel (Bq) = desintegratie/sec: -> aantal atoomkernen dat per seconde reactief vervalt
Curie (Ci) = hoeveelheid radioactiviteit materiaal waarbij het aantal desintegraties/sec
hetzelfde is als dit van 1g radium
Specifieke activiteit = hoeveelheid radioactiviteit per gewichtseenheid, gebruikt omdat bij
vele radio-isotopen een carrier van het stabiele isotoop wordt toegevoegd dus slechts een
fractie van het mengsel in radioactief
Detectie en meting van radioactiviteit
Alfa deeltjes
Excitatie: overdracht van energie van alfa-deeltje naar elektronen van naburige atomen ->
geëxciteerd elektron is niet stabiel
Elektron verwijderen ipv excitatie -> ionisatie van het atoom
Grote partikels, bewegen traag, dubbele positieve lading -> intense ionisatie en excitatie,
snelle vermindering van energie, hoge initiële energie maar weinig penetrerend
Negatrons (β partikels)
Energie varieert tussen verschillende partikels -> energie spectrum
Excitatie en ionisatie analoog aan alfa-partikels, maar: kleiner, sneller, slechts 1 lading,
minder interactie met materie, minder ioniserend en meer penetrerend
Gamma stralen en X-stralen
Elektromagnetische straling -> minder botsingen met materie, sterk penetrerend
3 types van interactie met materie:
o Foto-elektrische absorptie: interactie van laag-energetische y-stralen met
elektronen, alle energie wordt overgedragen -> elektron wordt uitgeworpen als foto-
elektron dat zich gedraagt als negatron
o Compton scattering: interactie van medium energetische y-stralen met elektronen,
slechts een deel van de energie wordt overgedragen -> elektron wordt uitgeworpen
als foto-elektron dat zich gedraagt als negatron
o Pair production: interactie van hoog energtische y-stralen met de kern, alle energie
wordt omgezet in positron en negatron
Gamma-stralen kunnen ontstaan wanneer hoge energie β-partikels geabsorbeerd worden
door materiaal dat atomen met hoog atoomnummer bevat
