Vwo 6 Hoofdstuk 12 Toets A
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 2
Opgave 1
Een MRI-scan is gebaseerd op de magnetische eigenschappen van waterstofkernen. In een MRI- apparaat zijn de belangrijkste onderdelen: elektromagneet, zend- en ontvangstspoelen en gradiëntspoelen.
1 4p Beschrijf aan de hand van de genoemde onderdelen van een MRI-scanner hoe de computer een beeld van het type weefsel in het inwendige van een menselijk lichaam kan maken.
Opgave 2
Gammastraling heeft een veel groter doordringend vermogen dan alfa- en bètastraling. Bovendien laat gammastraling zich niet volledig afschermen. Er komt altijd nog wel iets door de afscherming heen.
Figuur 12.1 Figuur 12.2
Om de halveringsdikte van aluminium voor gammastraling te bepalen, worden plaatjes aluminium van gelijke dikte tussen een gammabron en een telbuis gestapeld. Zie figuur 1.
De hoeveelheid gemeten straling zonder plaatjes noemen we 100%. Bij één plaatje wordt 95%
gemeten: het plaatje heeft dus 5% geabsorbeerd.
2 3p Leg uit of de absorptie van de stapel van vijf plaatjes kleiner, even groot of groter is dan 25%.
Met dit experiment wordt vastgesteld dat de halveringsdikte van aluminium voor gammastraling van 1 MeV gelijk is aan 4,2 cm.
3 3p Bereken de dikte van een laag aluminium die nodig is om 99% van deze gammastraling te absorberen.
De waarde van de halveringsdikte voor deze gammastraling met een energie van 1 MeV vind je ook in BINAS tabel 28E. Uit deze tabel blijkt dat niet alle stoffen gammastraling in gelijke mate absorberen. De absorptie van gammastraling is uitgebeeld in figuur 2. Deze figuur is niet op schaal. In deze figuur is een bundel gammafotonen weergegeven die op een plaatje valt. Als een gammafoton een elektron tegenkomt, verdwijnt het uit de bundel en is het geabsorbeerd.
Bij een grotere elektronendichtheid worden dus meer gammafotonen geabsorbeerd.
Voor de elektronendichtheid in het materiaal geldt:
e at
Z n
ρ m
= ⋅ (1)
ne is de elektronendichtheid.
ρ is dichtheid van het materiaal.
Z is het atoomnummer.
mat is de massa van het atoom.
4 2p Leid af met behulp van formule 1 af dat de eenheid van ne gelijk is aan m−3.
Vwo 6 Hoofdstuk 12 Toets A
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 2
Het verband tussen de halveringsdikte 1
2
d van het materiaal en de elektronendichtheid ݊ୣ wordt gegeven door de formule:
1 2
e
ln 2 1 d
σ n
= ⋅ (2)
12
d is de halveringsdikte van het materiaal.
σ is de effectieve trefoppervlakte van de elektronen in het materiaal.
5 4p Bereken de effectieve trefoppervlakte σ van de elektronen in aluminium voor gammafotonen van 1 MeV.
6 3p Leg uit met behulp van formule (2) en gegevens uit BINAS of de effectieve trefoppervlakte σ afhangt van de energie van de gebruikte gammafotonen.
Opgave 3
Nucleaire batterijen zijn spanningsbronnen die β−-straling gebruiken om elektrische energie op te wekken. Door hun zeer kleine afmetingen zijn ze bijzonder geschikt voor microprocessoren in computers en in pacemakers. De β−-straling komt uit een radioactieve bron die bestaat uit een plaatje met nikkel-63.
7 2p Geef de reactievergelijking voor het verval van nikkel-63.
De activiteit van het nikkel-63 in het plaatje is op een gegeven moment 5,0·1010 Bq.
8 3p Bereken de massa van het nikkel-63 in het plaatje, uitgedrukt in kg.
Het maken van zo’n nucleaire batterij verloopt onder strenge veiligheidsmaatregelen. Werknemers mogen niet in contact komen met de straling die de plaatjes Ni-63 uitzenden. Gebeurt dat wel dan ontvangen ze in enkele uren meer straling dan de stralingsnorm voorschrijft.
9 4p Bereken na hoeveel uur de stralingsnorm wordt overschreden als een werknemer in contact komt met de straling van één plaatje met Ni-63. Neem hierbij aan dat de straling valt op het gehele lichaam van de werknemer.
