¨ ¨ gretim Yılı, Bahar Yarıyılı Harran Universitesi, Fen-Edebiyat Fak¨ ultesi, Fizik B¨ ol¨ um¨ u, 2012-2013 E˘ gitim-O˘ N¨ ukleer Fizik II: Arasınav Adı−Soyadı: ¨ grenci No: O˘ ......................................... 1 2 3 ......................................... 4 T Sınav s¨ uresi 2 ders saatidir. 1. sorunun cevabı 30, di˘ ger sorular 35 puandır. 2. ve 3. sorulardan diledi˘ ginizi cevaplayabilirsiniz. Ba¸sarılar. Prof.Dr. Ahmet Bozkurt Sorular 4. 1. 10 ¨r¨ un ¸cekirde˘ gin 3 MeV’lik uyarılmı¸s seviyede olu¸sabilmesi i¸cin α par¸cacı˘gı en az hangi enerjide 5 B(α,n) tepkimesinde u gelmelidir? Hedef 15 MeV enerjili α par¸cacı˘ gı ile bombardıman edildi˘ginde u ¨r¨ un ¸cekirdek yine 3 MeV’lik uyarılmı¸s d¨ uzeyde kalıyorsa, α par¸cacı˘ gının geli¸s do˘ grultusunda yayınlanan nötronun enerjisi ne olur? Hesaplayınız. 2. 241 95 Am 3. 18 9 F radyoaktif izotopu (t1/2 = 432.2 yıl), yangın dedektörlerinde kullanılan bir alfa yayıcıdır. Bu çekirdek, 85.2% olasılıkla 5.486 MeV ve 12.82% olasılıkla 5.443 MeV enerjili alfalar yayar. Ayrıca 26.3 keV ve 158.5 keV enerjili gama ı¸sımalarını da yayar. Bu ¸cekirde˘ gin yaydı˘ gı alfalar i¸cin al¨ uminyum(Atom a˘gırlı˘gı: 26.9815386 g/mol; yo˘gunluk: 2.698 g/cm3 ) muhafazanın durdurma g¨ uc¨ un¨ u hesaplayınız. radyoaktif izotopu (t1/2 = 109.77 dakika), pozitron emisyon tomografisinde (PET) kullanılan bir beta yayıcıdır. Bu ¸cekirdek, 96.73% olasılıkla 633.5 keV enerjili β + par¸cacıkları yayar ve 3.27% olasılıkla da elektron yakalaması (Q = 1655.5 keV) yapar. Bu ¸cekirde˘ gin kullanıldı˘ gı bir beyin taramasında, yayımlanan pozitronların beyin dokusundaki toplam durdurma g¨ uc¨ un¨ u hesaplayınız. Doku ortamın ¨ ozelliklerinin suya e¸sde˘ger oldu˘gunu d¨ u¸su ¨nebilirsiniz. (a) Bir r¨ ontgen çekiminde d¨ u¸su ¨k enerjili x-ı¸sınları gör¨ unt¨ u bilgisine katkıda bulunmazlar, ancak hasta i¸cin gereksiz doz alımına neden olurlar. Bu t¨ ur ı¸sınların so˘ gurulması amacıyla filtreler kullanılır. T¨ upten ¸cıkan 50 keV’e kadar enerjili x-ı¸sınlarını %75 oranında filtrelemek i¸cin al¨ uminyum veya kur¸sun malzemeden hangisi tercih edilmelidir? (b) Bir g¨ o˘ gu ¨s r¨ ontgeninde hasta v¨ ucudu u ¨zerine g¨ onderilen x-ı¸sınları film u ¨zerinde g¨ or¨ unt¨ u meydana getirir. Bu g¨ or¨ unt¨ un¨ un neden olu¸stu˘ gunu verilen ¸sekilden yararlanarak a¸cıklayınız. Figure 1: Soru 4 Gerekebilecek Bilgiler e− : 5,485803×10−4 K¨ utleler (akb): qe = 1, 602 × 10 Sabitler: −19 1 1 p: C 1 0 n: 1,00727647 1 akb = 931,502 MeV/c 1 1 H: 1,00866501 −19 2 1 eV = 1.602 × 10 1,007825 J Ba˘ gıntılar: a + X → Y + b ¸seklinde ger¸cekle¸sen bir n¨ ukleer reaksiyon i¸cin: Rutherford sa¸cılması: d= kzZe2 T (ma mb Ta )1/2 cos θ±{ma mb Ta cos2 θ+(mY +mb )[mY Q+(mY −ma )Ta ]}1/2 mY +mb NA d θ cot( ) N = ρ f = πN xb2 2 2 A 1/2 Tb b= = Y¨ ukl¨ u par¸cacıklar i¸cin: 2 1 β =1− 1+ E Amc2 2 I=    19,   Z=1 11.2 + 11.7Z, 2 ≤ Z ≤ 13 52.8 + 8.71Z, Z > 13 − dE = dx 4π nz 2 me c2 β 2 e2 4π0 2 h ln 2me c2 β 2 I(1−β 2 ) − β2 i Elektronlar i¸cin: τ = E me c2 F (β) = 1−β 2 2 h 1+ τ2 8 i − (2τ + 1) ln 2 − ρ1 dE = dx Cevaplar 4π me c2 e2 4π0 2 NA Z Aβ 2 h ln √ 2me c2 √τ τ +2 I − F (β) i