Іонізуючі випромінювання, їх характеристики таметоди вимірювань
Коротка характеристикаіонізуючих випромінювань
Іонізуючевипромінювання (ІІ) - цевипромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення в цьому середовищііонів різних знаків. Випромінювання вважається іонізуючим, якщо воно здатнерозривати хімічні зв'язки молекул. Іонізуюче випромінювання ділять на корпускулярнеі фотонне.
Радіохвилі,світлові хвилі, теплова енергія Сонця не відносяться до іонізуючих випромінювань,так як вони не викликають пошкодження організму шляхом іонізації.
Корпускулярне- це потік частинок з масою відмінною від нуля (електрони, протони, нейтрони,альфа-частинки).
фотонів - цеелектромагнітне випромінювання, побічно іонізуюче випромінювання (гамма випромінювання,характеристичне випромінювання, гальмівне випромінювання, рентгенівське випромінювання,анігіляційних випромінювання).
Альфа-випромінювання - це потікальфа-частинок (ядер атомів гелію), що випускаються при радіоактивному розпаді, атакож при ядерних реакціях і перетвореннях. Альфа-частинки мають сильнуіонізуючої здатністю і незначною проникаючою здатністю. У повітрівони проникають на глибину кілька сантиметрів, в біологічній тканині - наглибину частки міліметра, затримується аркушем паперу, тканиною одягу.Альфа-випромінювання особливо небезпечно при попаданні його джерела всередину організму зїжею або з повітрям.
Бета-випромінювання - це потікелектронів або позитронів, що випускаються ядрами радіоактивних елементів прибета-розпаді. Їх іонізуюча здатність менша, ніж у альфа-частинок, алепроникаюча спроможність у багато разів більше, і становить десятки сантиметрів.В біологічній тканині вони проникають на глибину до 2 см, одягом затримується лише частково. Бета-випромінювання небезпечно для здоров'я людини, як призовнішньому, так і при внутрішньому опроміненні.
протоніввипромінювання - Це потік протонів, складових основу космічного випромінювання, а такожспостережуваних при ядерних вибухах. Їхній пробіг у повітрі і проникаюча здатністьзаймають проміжне положення між альфа і бета-випромінюванням.
Нейтронневипромінювання - Потік нейтронів, що спостерігаються при ядерних вибухах, особливо нейтроннихбоєприпасів і роботі ядерного реактора. Наслідки його впливу на навколишнєсередовище залежать від початкової енергії нейтрона, яка може змінюватися в межах0,025 -300 МеВ.
Гамма-випромінювання -електромагнітне випромінювання (довжина хвилі 10 -10 -10 -14 м),виникає в деяких випадках при альфа і бета-розпаді, анігіляції частинок іпри порушенні атомів і їх ядер, гальмуванні частинок в електричному полі. Проникаючаздатність гамма-випромінювання значно більше, ніж у вищеперелічених видіввипромінювань. Глибина поширення гамма-квантів в повітрі може досягатисотень і тисяч метрів. Іонізуюча здатність (непряма) значно менше,ніж у вищеперелічених видів випромінювань. Більшість гамма-квантів проходитьчерез біологічну тканину, і тільки незначна кількість поглинається тіломлюдини.
Гальмівневипромінювання - Фотонне випромінювання з безперервним енергетичним спектром, котре йде призменшенні кінетичної енергії заряджених частинок. Вплив на навколишнєсередовище таке, як і гамма-випромінювання.
Характеристичневипромінювання - Фотонне випромінювання з дискретним енергетичним спектром, що виникає призміні енергетичного стану електронів атома. Вплив на біологічнутканину аналогічно гамма-випромінювання.
анігіляційнихвипромінювання - Фотонне випромінювання, що виникає в результаті анігіляції частки іантичастинки (наприклад, позитрона і електрона). Вплив на біологічнутканину аналогічно гамма-випромінювання.
Рентгенівськевипромінювання - Фотонне випромінювання (довжина хвилі 10 - 9 -10 - 12 м), що складаєтьсяз гальмівного і (або) характеристичного випромінювання, генерованогорентгенівськими апаратами, і виникає при деяких ядерних реакціях. Ввідміну від гамма-випромінювання воно володіє такими властивостями як відображення ізаломлення.
Взаємодіяіонізуючих випромінювань з речовиною
Альфа-частинки,бета-частинки, викинуті з ядра, володіють значною кінетичною енергієюі, впливаючи на речовину, з одного боку виробляють його іонізацію, а зінший проникають на певну глибину. Взаємодіючи з речовиною, вонивтрачають цю енергію, в основному, в результаті пружних взаємодій з ядрамиатомів або електронами, віддаючи їм всю або частину своєї енергії, викликаючиіонізацію або збудження атомів (тобто переклад електрона з більш близької набільш віддалену від ядра орбіту). Іонізація і проникнення на певнуглибину мають принципове значення для оцінки впливу іонізуючого випромінюванняна біологічну тканину різних видів випромінювань. Знаючи властивості різнихвидів випромінювань проникати через різні матеріали, останні можна використовуватияк для захисту людини, так і деяких об'єктів, приладів і т.д.
Результативзаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною залежать: від маси, зарядупотоку частинок і їх енергій; від виду фотонів і їх енергій; від типу і щільностіречовини; від значення енергій внутрішньомолекулярних сил опромінюється.
Взаємодіяіонізуючого випромінювання з речовиною залежить від співвідношення мас і енергійчастинок і може носити пружний або непружний характер.
Зурахуванням вище сказаного можна зробити деякі висновки:
В·зарядженічастки, що проходять через речовину, взаємодіють як з орбітальнимиелектронами атома, так і з його ядром;
В·привзаємодії з орбітальними електронами, енергія частинок розтрачується наіонізацію атомів, якщо вона не менше 35 еВ і на збудження атомів (перекладелектрона з ближньої орбіти на більш віддалену), якщо вона менше 35 еВ;
В·впроцесі іонізації атома утворюються заряджені частинки (вільні електрони), аатоми, що втратили один або декілька електронів, перетворюються в позитивнозаряджені іони;
В·привзаємодії з ядром заряджена частинка може або гальмуватися електричнимполем ядра і міняти свій напрямок руху або поглинатися ядром. У першомувипадку відбувається випускання гальмівного випромінювання, у другому випадку зарядженачастинка (при достатньо великої енергії) поглинається ядром, при цьомувикидаються елементарні частинки і фотони. Поглинання частинки ядром зазвичайвідбувається, якщо енергія частки перевищує 1,02 МеВ.
Процесвзаємодії, при якому зникають початкові і з'являються нові частинки,називають ядерною реакцією. Розглянемо взаємодію різних видів випромінюваньз речовиною.
Гамма-випромінювання
Взаємодіягамма-квантів з речовиною може супроводжуватися фотоефектом , комптонівського розсіюванням і утворенням електрон-позитронного пар . Вид ефекту залежитьвід енергії гамма-кванта:
Е до = hОЅ - Е і , (1)
де: h - постійна Планка; ОЅ - частота випромінювання; Е і - енергія іонізації відповідної атомної оболонки (енергія зв'язкувибитого електрона з атома).
Фотоефект виникає при Е = 10 еВ-1 МеВ, тобто при відносно малих значеннях енергій. У цьомувипадку вся енергія гамма-кванта передається орбітальному електрону, і він вибиваєтьсяз орбіти (рис.3).
Вибитийелектрон називається фотоелектронів. У результаті його відриву в атомі з'являєтьсявільний рівень, який заповнюється одним з зовнішніх електронів. При цьому,або випускається вторинне м'яке характеристичне випромінювання (процесфлюоресценції), або енергія передається одному з електронів, який покидаєатом ( електрон Оже ). Флюоресцентних випромінювання спостерігають в матеріалах звеликим атомним номером. У матеріалах з низьким а...
