Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Απορρόφηση ακτίνων Χ (σελ. 40-41) – ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΚΤΙΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Β-Γ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Απορρόφηση ακτίνων Χ (σελ. 40-41)

Απαντήσεις στις 8 ερωτήσεις του βιβλίου (νόμος αντίστροφου τετραγώνου, φαινόμενα απορρόφησης).

Νόμος αντίστροφου τετραγώνου

Ερώτηση: 1. Διατυπώστε το νόμο του αντίστροφου του τετραγώνου της απόστασης και εξηγήστε τις πρακτικές του εφαρμογές.

Απάντηση:

• Νόμος: η ένταση της ακτινοβολίας από σημειακή πηγή είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης — \(I\propto \dfrac{1}{d^{2}}\).
• Έτσι, με διπλασιασμό της απόστασης η ένταση γίνεται \(1/4\), με τριπλασιασμό \(1/9\) κ.ο.κ.
• Εφαρμογές: (α) στην ακτινοπροστασία (όσο απομακρυνόμαστε από την πηγή, τόσο μικρότερη η δόση) και (β) στη ρύθμιση της εστιακής απόστασης (λυχνία–φιλμ) στις ακτινογραφικές εξετάσεις.

Σύνοψη: (ενδεικτική) I ∝ 1/d²· ×2 απόσταση → 1/4. Εφαρμογές: ακτινοπροστασία και εστιακή απόσταση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: διατύπωση 1/d² + τουλάχιστον 1 εφαρμογή.

Φαινόμενα ΚΑΙ παράγοντες

Ερώτηση: 2. Με βάση τις ενέργειες που χρησιμοποιούνται στην Ακτινοδιαγνωστική, με ποια φαινόμενα (ονομαστικά) γίνεται η απορρόφηση της ακτινοβολίας και από ποιους παράγοντες εξαρτάται;

Απάντηση:

• Φαινόμενα (στις ενέργειες της Ακτινοδιαγνωστικής): φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και φαινόμενο Compton (η δίδυμη γένεση αφορά πολύ υψηλές ενέργειες — ακτινοθεραπεία).
• Εξαρτάται από: (1) την ενέργεια των φωτονίων, (2) τη σύνθεση της ύλης (ατομικός αριθμός) και (3) το πάχος και την πυκνότητα της ύλης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Φωτοηλεκτρικό και Compton (δίδυμη γένεση σε υψηλές ενέργειες)· εξαρτάται από ενέργεια, ατομικό αριθμό, πάχος-πυκνότητα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: τα 2 φαινόμενα + οι 3 παράγοντες.

Ενέργεια ΚΑΙ φωτοηλεκτρικό (επιλογή)

Ερώτηση: 3. Καθώς αυξάνεται η ενέργεια των φωτονίων, η πιθανότητα να συμβεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο σε σχέση με το φαινόμενο Compton: α. Αυξάνει. β. Μειώνεται. γ. Το φαινόμενο δε σχετίζεται με την ενέργεια των φωτονίων.

Λύση:

• Καθώς αυξάνεται η ενέργεια, η πιθανότητα του φωτοηλεκτρικού μειώνεται γρήγορα (και αυξάνει η πιθανότητα Compton). Άρα το β.

Απάντηση: Σωστό: β (μειώνεται).

Πρόσεξε:

• Σε χαμηλές ενέργειες επικρατεί το φωτοηλεκτρικό, σε υψηλότερες το Compton.

Τρόποι απορρόφησης (επιλογή)

Ερώτηση: 4. Για ενέργειες φωτονίων που χρησιμοποιούνται στην Ακτινοδιαγνωστική, η απορρόφηση της ακτινοβολίας γίνεται με τους εξής τρόπους: 1ος Με το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. 2ος Με το φαινόμενο Compton. 3ος Με τη δίδυμη γένεση. 4ος Το 1ο και το 2ο

Λύση:

• Στην Ακτινοδιαγνωστική η απορρόφηση γίνεται με το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και με το φαινόμενο Compton → η σωστή επιλογή είναι ο 4ος (το 1ο και το 2ο). Η δίδυμη γένεση αφορά πολύ υψηλές ενέργειες.

Απάντηση: Σωστό: 4ος (φωτοηλεκτρικό και Compton).

Πρόσεξε:

• Η δίδυμη γένεση (>1,02 MeV) δεν εμφανίζεται στις διαγνωστικές ενέργειες.

Σκεδαζόμενη ακτινοβολία (επιλογή)

Ερώτηση: 5. Τι από τα παρακάτω ισχύει για τη σκεδαζόμενη ακτινοβολία; α. Έχει μεγαλύτερη ενέργεια από την πρωτογενή β. Έχει την ίδια πορεία με την πρωτογενή γ. Μειώνει τη σκιαγραφική αντίθεση δ. Παράγεται από την ακτινολογική λυχνία.

Λύση:

• Η σκεδαζόμενη ακτινοβολία (φαινόμενο Compton) έχει μικρότερη ενέργεια και διαφορετική κατεύθυνση από την πρωτογενή, και παράγεται μέσα στον ασθενή — υποβαθμίζει την εικόνα μειώνοντας τη σκιαγραφική αντίθεση. Άρα το γ.

Απάντηση: Σωστό: γ (μειώνει τη σκιαγραφική αντίθεση).

Πρόσεξε:

• Τα α, β, δ είναι λανθασμένα: μικρότερη ενέργεια, εκτραπείσα πορεία, παράγεται στον ασθενή (όχι στη λυχνία).

Παράγοντες απορρόφησης (επιλογή)

Ερώτηση: 6. Η απορρόφηση της ακτινοβολίας εξαρτάται από: α. τη σύνθεση της ύλης β. το πάχος και την πυκνότητα της ύλης γ. την ενέργεια των φωτονίων δ. όλα τα παραπάνω ε. κανένα από αυτά.

Λύση:

• Η απορρόφηση εξαρτάται και από τη σύνθεση (ατομικός αριθμός), και από το πάχος-πυκνότητα, και από την ενέργεια των φωτονίων → όλα τα παραπάνω (το δ).

Απάντηση: Σωστό: δ (όλα τα παραπάνω).

Πρόσεξε:

• Και οι τρεις παράγοντες συνεισφέρουν στην απορρόφηση.

Φωτοηλεκτρικό - απορρόφηση (επιλογή)

Ερώτηση: 7. Κατά το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο παρατηρείται: α. πλήρης απορρόφηση της ακτινοβολίας β. μερική απορρόφηση της ακτινοβολίας γ. καθόλου απορρόφηση της ακτινοβολίας δ. μη συσχέτιση με την απορρόφηση της ακτινοβολίας.

Λύση:

• Στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο το φωτόνιο δίνει όλη την ενέργειά του στο ηλεκτρόνιο και εξαφανίζεται → πλήρης απορρόφηση της ακτινοβολίας (το α).

Απάντηση: Σωστό: α (πλήρης απορρόφηση).

Πρόσεξε:

• Η μερική απορρόφηση/σκέδαση αντιστοιχεί στο φαινόμενο Compton.

Ένταση σημειακής πηγής (επιλογή)

Ερώτηση: 8. Η ένταση της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από μια σημειακή πηγή είναι: α. ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης από την πηγή β. αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης από την πηγή γ. ευθέως ανάλογη της απόστασης από την πηγή δ. αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης από την πηγή.

Λύση:

• Σύμφωνα με τον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου, η ένταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης (\(I\propto 1/d^{2}\)) — η επιλογή δ.

Απάντηση: Σωστό: δ (αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης).

Πρόσεξε:

• Προσοχή: στο έντυπο βιβλίο οι επιλογές β και δ φαίνονται όμοιες («αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης») — πρόκειται για τυπογραφικό λάθος· η φυσικά ορθή και εννοούμενη απάντηση είναι «αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης».