Izotóptechnika és sugárvédelem

I. Atommagok általános tulajdonságai

1.a. Atommag szerkezete

• 1.1. Atommag és alkotórészeik felfedezése, atommagról alkotott kép fejlõdése (1900-1935), alapveté kísérletek.
  
• 1.2. Van-e még kisebb szerkezete az anyagnak? (kvarkmodell, részecskecsaládok, közvetítõ részecskék)
  
• 1.3. Mi tartja össze az atommagokat, ill. a quarkokat a részecskékben? (erõs kcsh, színtöltés, másodlagos erõs kcsh. mechanizmusa, hatótávolság, fenomenológikus tulajdonságok)
  
• 1.4. Milyen kölcsönhatások mûködnek még az atommagon belül? (Kcsh-ok összehasonlítása, hatótávolság, közvetítõ részecske, milyen folyamatokban játszik szerepet.)
  

1.b. Atommagok legegyszerûbb tulajdonságai.

• 1.6. Méret (nukleáris magsugár, töltéseloszlás sugara, ezekre vonatkozó mérési eljárások, általános közelítõ formula a magsugárra, neutron bõr)
  
• 1.7. Tömeg (proton, neutron, atommagok, méréseik, tömegdeffektus)
  
• 1.8. Kötési energiák (FEKF, tulajdonságai, A=áll melletti viselkedése, stabil magok Z/N aránya, egy nukleonra esõ kötési energia)
  
• 1.9. Atommagmodellek áttekintése (cseppmodell, potenciálgödör modell, milyen tapasztalatok sugallják õket)
  
• 1.10. Atommagok átalakulásai (magreakciók fogalma, jelölése, példák; bomlások fajtái, kcsh-ok szerepe, karakterisztikus idõ, energia, megmaradási tételek.)
  

II. Radioaktivitás

2. Radioaktivitás idõbeli lefolyása.

• 2.1. Radioaktivitás statisztikus képe (feltételek, binomiális-, Poisson-, Gauss eloszlás az elbomlott magok számára, mérlegegyenlet ezek átlagára kül. bomlási folyamatokban, adott idõ alatt elbomlott magok számának bizonytalansága, mért beütésszám bizonytalansága)
  
• 2.2. Egyszerû bomlás (exponenciális bomlástörvény, aktivitás, detektált intenzitás, élettartam, bomlási állandó, felezési idõ)
  
• 2.3. Soros bomlás (N1(t), N2(t), Atot(t)), kül. kezdõfeltételek, mikor van maximumuk)
  
• 2.4. Párhuzamos (elágazó) bomlás (bomlási csatorna, csatorna arány, L1, L2 magok számának idõfüggése, parciális felezési idõ)
  
• 2.5. Bomlási sorok (Ni(t), együtthatói N(i>1)(0)=0 kezdõfeltételnél)
  
• 2.6. Radioaktív egyensúly (def. két lépéses bomlás, ill. sor esetén, mozgó és szekuláris egyensúly, beállási idõ, mikor nincs egyensúly)
  
• 2.7. Indukált radioaktivitás (hatáskeresztmetszet, geometriai hatáskeresztmetszet, felületi (részecske-)sûrûség, indukált magok idõfüggése, neutron aktivációs analízis, neutronfluxus meghatározása)
  
• 2.8. Elnyelõdés (target magok számának idõfüggése, nyaláb részecskék intenzitásának helyfüggése tömegabszorbciós állandó, keverék anyag elnyelési együtthatója, és I(x,t)-re általánosan fennálló csatolt parciális differenciálegyenletek)
  
• 2.9. Detektálási hatásfokok, közvetlen aktivitás mérés (geometriai hatásfok, detektor hatásfoka, holtidõ korrekció, bomlások számának közvetlen meghatározása koincidencia-mérésekkel)
  
• 2.10. Természetes radioaktivitás (radioaktív családok, energiaciklus, eltolási törvény, gyakori radioaktív magok bomlási sémái, oldalláncok)
  

Radioaktivitás minõségi leírása.

3. Alfa bomlás

• 3.1. Alfa bomlás alaptulajdonságai (Mi az alfa bomlás, hogyan lehet azonosítani a kibocsátott részecskét, elsõ felfedezett radioaktív izotópok. Reeakcióegyenlet, bomlási energia (endoterm reakció lehetõsége))
  
• 3.2. Energia-mérleg alfa-bomlásban (energetikai feltétel a FEKF-ból milyen Z-re jósol alfa-bomlást, alfa-bomlás az izotóptérkép melyik területén jelentkezik)
  
• 3.3. Impulzusmegmaradás (is) (leánymag visszalökõdése, alfa-részek mozgási energiája, atommagok nyugalmi tömegének és kötési energiájának aránya)
  
• 3.4. alfa-bomlás energiaeloszlásának alakja (nem végtelen ideig létezõ, és exponenciális bomlástörvényt követõ KVM-i állapot energiaeloszlása, Lorentz görbe, határozatlansági reláció az energiabizonytalanságra, és az átlagos élettartamra)
  
• 3.5. Alfa-bomlásra vonatkozó kísérleti tapasztalatok. (felezési idõ, hatótávolság, Geiger Nuttal törvény, T(alfa)(A))
  
• 3.6. Finomszerkezet, hosszúhatótávolságú alfa-bomlások (kísérleti mérések lehetõségei, intenzitásviszonyok, atommagok spinje, alfa-részecsker pályaperdülete)
  
• 3.7. Alfa-bomlás mechanizmusa (alaguteffektus, Coulomb és centrifugális potenciálgát, Gamow faktor)
  
• 3.8. Kiválasztási szabályok alfa-bomlásban (N-Z megváltozásai, impulzusmomentum megmaradása, paritás operátor, saját és relatív mozgás paritása, paritás kiválasztási szabályok, paritásmegmaradást sértõ alfa-bomlás)

4. Béta bomlás

• 4.1. Energiamérleg, béta-bomlás fajtái, példák, egyes béta-bomlások versenye
  
• 4.2. Kettõs béta-bomlás, késõ-nukleon kibocsátás
  
• 4.3. Béta-bomlás energiaeloszlása (Fermi elmélet, milyen közelítések mellett, átlagos energia, neutrino tömegének becslése)
  
• 4.4. Kiválasztási szabályok (spin típusa, egyenlõtlenség spinek összeadásakor, megengedett-, valahányszor tiltott átmenetek, Fermi- és Gamow-Teller kiválasztási szabályok)
  
• 4.5. Fermi-Kurie Grafikonok
  

5. Atommagok elektromágneses átmenetei

• 5.1. Gamma-bomlás (egyszerû, kaszkád átmenetek, szögeloszlás, visszalökõdés, kiválasztási szabályok, magizoméria)
  
• 5.2. Belsõ konverzió (mechanizmus, mikor valószínû, belsõ konverziós együttható),
  
• 5.3. Atommagok párkeltéssel történõ E.M. átmenetei
  

III. Sugárzás és anyag kölcsönhatása

6.a. Töltött részecskék energialeadása

• 6.1. Nehéz töltött részecskék ionizációs fékezõdése (távoli-, közeli ionizáció, Bethe-Bloch formula, hatótávolság energiafüggése, skálatörvény)
  
• 6.2. Elektronok sugárzásos energiavesztesége. (fékezési sugárzás, eloszlások, Fermi-féle részecske kép, kritikus energia, sugárzási hossz; Cserenkov sugárzás, eloszlás, irány, Tamm kép)
  

6.b. Semleges részecskék detektálásának alapjai

• 6.3. Neutronok detektálásának alapjai (proton visszalökõdése, leadott energia eloszlása; magreakciók, energiatartományok)
  
• 6.4. Neutrinó detektálási folyamatok (Reines-Covan kísérlet, napneutrinó fluxus, Davis, GALLEX)
  
• 6.5. Gamma sugárzás kölcsönhatása a detektor anyagával (Fotoeffektus, Compton effektus, Párkeltés (és annihiláció) legfontosabb tulajdonságai, rendszám- és energia függés, Compton/Foto arány; detektált energia spektrumának szerkezete)

V. Detektorok mûködése

• 7.1. Gáztöltésû detektorok (folyamatok a gáztérben, elektronlavina, rekombináció, negatív ion keletkezés). Ionizációs kamra, proporcionális csõ, -kamra, driftkamra, GM-csõ. Mûködésük, mûködési paraméterek, jó és rossz tulajdonságaik.
  
• 7.2. Félvezetõ detektorok (felépítés, anyag, mûködés, töltéseloszlás, fajtái).
  
• 7.3. Szcintillációs detektorok (anyag, mûködési elv, hogyan mûködik, hogyan számolja a fotonokat, felbontóképesség, szerves- és szervetlen szcintillátorok)
  
• 7.4. Vizuális detektorok (ködkamra, buborékkamra, szikrakamra, diffúziós kamra, magemulzió, nyomdetektor), mûködésük lényege, hol és hogyan használják fel.
  
• 7.5. Mikor lehet energiát mérni?
  

VI. Sugárvédelem

• 8.1. Kockázat (kockázat fajtái, hogyan becsüljük õket)
  
• 8.2. Dózisfogalmak (D, H, Heff), mikor alkalmazzuk õket. Dózis számolása pontszerû gamma-forrás esetén, dózisállandó.
  
• 8.3. Sugárzások biológiai hatásai (mechanizmusok, osztályozás, dózis - súlyosság, dózis - gyakoriság görbék, mire vonatkoznak.)
  
• 8.4. Dóziskorlátozások rendszere
  
• 8.5. Doziméterek, természetes sugárterhelés
  
• 8.6. A lakosság mesterséges sugárterhelése