Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8



Сторінка4/22
Дата конвертації15.02.2018
Розмір1.55 Mb.
ТипЛекція
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

Лекція № 4. Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною


При взаємодії заряджених частинок з речовиною виділяють пружне і непружну взаємодію. При пружному взаємодії сумарна кінетична енергія частинок до взаємодії дорівнює сумарній кінетичної енергії після їх взаємодії. Результат такої взаємодії - лише зміна напрямку руху часток (Мал. 0.1). W1 + W2 = W1 + W2 *, де W1 і W2 - кінетична енергія частинок до взаємодії; * W1 і W2 * - кінетична енергія частинок після взаємодії.

Непружна взаємодія - це процес, при якому частина кінетичної енергії часток втрачаєтся на іонізацію і викличу-деніе атомів, збудження ядер, розщеплення ядер або гальмівне випромінювання. При такому взаємодії сумарна кінетична енергія частинок до взаємодії буде дорівнює сумарній кінетичної енергії частинок після взаємодії плюс енергія Е, витрачена на іонізацію і збудження атомів, збудження і розщеплення ядер або гальмівне випромінювання, т. е. W1 + W2 = W1 + W2 + E.



ч1

ч2

А1

А2

W2

W1

W2*

W1*

Рис. 0.1. Схема взаємодії заряджених частинок з речовиною

ч1, ч2 - частки;

А1, А2 - атоми.


Взаємодія альфа-і бета-випромінювання з речовиною


Альфа-частинки. Альфа-частинкам властиві обидва види взаємодій:

  • непружна взаємодія альфа-часток з орбітальними електронами (наслідок такої взаємодії - іонізація і збудження атомів);

  • пружне розсіяння альфа-частинок на атомних ядрах. Оскільки альфа-частка позитивно заряджена, то при пружному взаємодії з ядром виникають кулонівських сили і частка відштовхується, змінюючи напрямок свого руху;

  • непружна взаємодія з атомними ядрами спостерігається, якщо альфа-частинки володіє достатньою енергією для подолання кулонівських сил взаємодії (тоді вона проникає в ядро). При цьому утворюється проміжне ядро, яке розпадається з випусканням ¬ ем заряджених частинок, нейтронів або гамма-квантів. Це явище використовується для отримання нейтронів в радіоізотоп ¬ них джерелах по реакції. На практиці джерелом альфа-частинок часто служить полоній, а мішенню - берилій. Таким чином отримують полоній-берилієвий Ро (Ве), плутоній-берилієвий Рu (Ве) або радій-берилієвий Ra (Be) источ ¬ ники нейтронів. Характерна особливість таких джерел Нейт ¬ Ронов - відсутність гамма-випромінювання.

Бета-частинки. При взаємодії бета-частинок з речовиною теж спостерігаються всі варіанти взаємодії. Слідство непружного вза ¬ имодействия з орбітальними електронами - іонізація і збудження ¬ ня атомів і молекул середовища. При цьому бета-частинка витрачає свою енергію до тих пір, поки загальний запас енергії не зменшиться настільки, що частка втрачає іонізаційну здатність. Може на ¬ римуватися та електричне взаємодія бета-частинок з орбітальним ¬ ми електронами. Бета-частинки, відштовхуючись від негативно заряджений ¬ них електронів, змінює напрямок свого руху.

Непружне розсіювання бета-частинок на атомних ядрах спостерігає-ся, якщо бета-частинка має високу енергію, а поглиначем слу ¬ жит матеріал великої щільності. При цьому бета-частинка гальмується в електричному полі ядра і втрачає частину своєї енергії. Наступ ¬ ствие такої взаємодії - виникнення гальмівного електромагнітного випромінювання. Інтенсивність гальмівного випромінювання ¬ ня визначається енергією бета-частинок і атомним номером поглинання ¬ тител. У практиці такий варіант взаємодії використовують для отримання рентгенівського випромінювання в рентгенівській трубці.

Пружне взаємодія бета-частинок з атомними ядрами спостеріга ¬ дається в результаті тяжіння бета-частинок до позитивно зоря ¬ женним ядрам атомів (електричне взаємодія). Слідство такої взаємодії - зміна напрямку руху частинок, іноді цей вид взаємодії називають пружним багатоатомним розсіюванням бета-частинок на атомних ядрах. Таким чином, траекто ¬ рія польоту бета-частинок в речовині сильно зламана внаслідок розсіювання на орбітальних електронах і особливо в результаті тяжіння до позитивно зарядженим ядрам атомів. Внаслідок значного розсіювання бета-частинок в речовині справжня довжина шляху в 1,5  4 рази більше їх пробігу, т. е. шлях бета-частинок завжди біль ¬ ше, ніж пробіг.

Енергетичні характеристики взаємодії α-і β-частинок з речовиною. Величиною, що визначає енергетичну сторону процесу іонізації, служить так звана робота (потенціал) іонізації - середня робота, витрачається на освіту однієї пари іонів. У повітряному середовищі цей показник становить в середньому 35 еВ для альфа-часток і 34 еВ для бета-частинок. Якщо відома енергія зарядженої частинки, легко можна підрахувати повну іонізацію I, т. е. кількість пар іонів, утворених на всьому шляху частинки:

Рис. 13. Зміна питомої іонізації альфа-частинки (лінійна втрата енергії) уздовж пробігу.

I = E / W,

де Е - енергія частинки, W - середня енергія, витрачена на освіту однієї пари іонів.

Заряджені частинки, різні за природою, але з однаковою енергією, утворюють практично однакове число пар іонів (однакова повна іонізація). Однак щільність іонізації, або питома іонізація, т. е. число пар іонів на одиницю шляху частинки в речовині, буде різна. Щільність іонізації зростає із збільшенням заряду частинки і зі зменшенням її швидкості. Це обумовлено тим, що частинки з великим зарядом сильніше взаємодіють з електронами, а частинки, що володіють меншою швидкістю, більший час знаходяться поблизу електронів, і їх взаємодію з ними також виявляється сильнішим. Питома іонізація у альфа-частинок найбільша з усіх ядерних випромінювань. У повітрі на 1 см шляху альфа-частка утворює кілька десятків тисяч пар іонів, в той час як бета-частини ¬ ца - 50  100 пар іонів.

Проходячи через речовину, за ¬ ряджені частинки поступово втрачають енергію і швидкість, тому щільність іонізації уздовж шляху частинки зростає досягає найбільшої величини в кінці шляху (Мал. 13). Процес іонізації буде відбуватися до тих пір, поки енергія альфа-і бета-частинок буде здатна про ¬ переводити іонізацію. В кінці пробігу альфа-частинки присое ¬ Діня до себе два електрони і перетворюється в атом гелію, а бета-частинка (електрон) може включитися в один з атомів середовища або на якийсь час залишається ¬ ся вільним електроном.

Шлях прохідний альфа-або бета-часткою в речовині, протягом якого вона вироб ¬ водить іонізацію, називають про ¬ бігом частинки. Пробіг альфа-ча ¬ стіц в повітрі може досягати 10 см, а в м'якій біологічній тканині - декількох десятків мікрометрів. Пробіг бета-год ¬ тиц в повітрі досягає 25 м, а в біологічній тканині - до 1 см.

Поширюються альфа-частинки в речовині прямолінійно і змінюють напрямок руху тільки при зіткненнях з ядрами зустрічних атомів. Бета-частинки, маючи малу масу (в 7000 разів легше альфа-частинки), більшу швидкість і негативний заряд, значною але відхиляються від первісного напрямку в результаті соуда-ренію з орбітальними електронами і ядрами зустрічних атомів (еф-фект розсіяння). Зазнаючи багаторазове розсіювання, бета-частинки можуть навіть рухатися у зворотному напрямку - зворотне розсіювання.

Рис. 14 Тіпові криві поглинання паралельного пучка альфа-(1) і бета-(2) часток в речовині.

Слід відзначити ще одна різниця в проходженні альфа-і бета-частинок через речовину. Оскільки всі альфа-частинки, іспус-каєм даними радіоактивним ізотопом, мають відносно рівною енергією і рухаються в речовині прямолінійно, то число альфа-частинок у паралельному пучку, що проходить через одиницю поверхні поглинача, різко падає до нуля лише в кінці про ¬ бігу. Спектр бета-частинок безперервний, тому із збільшенням тол ¬ щини поглинача г число бета-частинок в паралельному пучку, про ¬ ходять через одиницю поверхні, зменшується поступово (Мал. 14), так як бета-частинки різної енергії будуть поглинатися раз ¬ особистими шарами поглинача.

Ослаблення інтенсивності потоку бета-частинок в речовині при-наближенні підкоряється експоненційної залежності:

N = N0e-μd,

де N - число бета-частинок, що пройшли через шар поглинача товщиною D (см); N0 - число бета-частинок, що надходять за 1 с на поверхню поглинача площею 1 см2; е - підстава натуральних логарифмів (е = 2,72); μ - лінійний коефіцієнт ослаблення випромінювання, що характеризує відносне послаблення інтенсивності потоку бета-частинок після проходження шару поглинача товщиною 1 см.

Іноді товщину шару поглинача висловлюють не в одиницях дли ¬ ни (см або мм), а в г/см2 або мг/см2, т. е. вказують масу поглинача, що припадає на 1 см2 його поверхні.




Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

Схожі:

Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 icon9 клас І. Мистецтво в просторі культури Види і мова мистецтв
Види І мова мистецтв. Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні)...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconЛекція №2 Основні аспекти інформатики. Архітектура персональних комп'ютерів Основні розділи лекції
Виникла на стику всіх медичних дисциплін, досліджує всі види медичної інофрмації, зв’язки між ними І формує системний підхід в осмисленні...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconДіяльність В.І. Вернадського
Наукові праці присвячено дослідженням хімічного складу земної кори, атмосфери, гідросфери, міграції хімічних елементів у земній корі,...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconСкладні речення, їх види
Мета: повторити, закріпити, узагальнити знання учнів про складні речення, їх групи, вдосконалювати вміння І навички визначати види...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconЛекція Предмет та основні функції релігії Лекція 2
Термін "релігія" походить, за Цицероном, від латинського "геge1е" шанувати, почитати, І означає "богошанування", "культ"; або ж,...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconПрограма курсу за вибором зі світової літератури «Мотиви й образи світової літератури в музичному мистецтві»
Заняття Мистецтво. Види мистецтва. Література, музика як види мистецтва
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconТема: Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини й образ світу у мистецьких шедеврах
Просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconТема: Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини й образ світу у мистецьких шедеврах
Просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconКурс лекцій київ «либідь» 1997 зміст передмова вступ тема східна азія. Тибет І великий степ у середні віки лекція китай (закінчення) Лекція великий степ
Головна редакція літератури з духовного відродження України та історико-філософських наук
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconМатеріали для опрацювання художнякультур а
Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття...


База даних захищена авторським правом ©biog.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка