Виды радиоактивных излучений. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц. Характерным признаком, отличающим ее от других видов ядерных превращений, является самопроизвольность этого процесса.

Виды радиоактивных излучений:

Альфа излучения – это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов. Проникающая способность этого излучения невелика. Оно задерживается несколькими сантиметрами воздуха,несколькими листами бумаги, обычной одеждой. Альфа излучение может быть опасно для глаз.

Бета излучения – это поток движущихся с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов, размеры и масса которых намного меньше, чем альфа частиц. Это излучение обладает большой проникающей способностью. От него можно защититься тонким слоем металла или слоем дерева толщиной в 1.25 см.

Гамма излучения, подобно рентгеновским лучам, представляет собой электромагнитное излучение сверхвысоких энергий. Это излучение очень малых длин волн и очень высоких частот. Гамма излучения обладают высокой проникающей способностью, защититься от него можно лишь толстым слоем свинца или бетона. Такие излучения не несут заряда и могут повредить любые органы. Основной закон радиоактивного распада.

N = N₀ e ^–λt , где λ – постоянная распада, N₀- начальное число радиоактивных ядер.

Число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону.

52.Ионизирующим излучением называется любое излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию ионов разных знаков.

Взаимодействие с веществом α– излучения

α-частицы сильно взаимодействуют с различными веществами, т. е. легко поглощаются ими. Тонкий лист бумаги или слой воздуха толщиной несколько сантиметров достаточны для того, чтобы полностью поглотить α-частицы. При прохождении через вещество a-частицы почти полностью отдают свою энергию в результате электростатического взаимодействия с электронами оболочек атомов. Энергия α-частиц идет на ионизацию и возбуждение атомов поглощающей среды (ионизационные потери).

Взаимодействие с веществом β- излучения

β-частицы - это электроны (или позитроны), испускаемые ядрами радонуклидов при β-распаде. Вероятность взаимодействия β-частиц с веществом меньше, чем для α-частиц, так как β-частицы имеют в два раза меньший заряд и меньшую массу.Взаимодействие электронов и позитронов с веществом качественно одинаково и складывается из трех основных процессов: упругого рассеяния на атомных ядрах; рассеяния на орбитальных электронах; неупругих столкновений с атомным ядром.

В случае применения тяжелых материалов возникает тормозное (вторичное) излучение, которое является рентгеновским и обладает большой проникающей способностью.

Взаимодействие с веществом g- излучения

g-кванты отдают всю или, по крайней мере, большую часть своей энергии при однократном взаимодействии. Однако вероятность этого взаимодействие очень низка, поэтому g-кванты обладают гораздо большей проникающей способностью, чем заряженные частицы. Проникающая способность излучения характеризуется чаще всего толщиной слоя поглотителя (в г/см2), при которой интенсивность излучения уменьшается наполовину. Поглощение g-квантов вызывается тремя независимыми друг от друга процессами с различной физической природой: фотоэффектом; эффектом Комптона; образованием электрон-позитронных пар.

53. Взаимодействие рентгеновского и γ-излучений с веществом. Характеристики фотоэффекта.

При прохождении г-излучения через вещество происходит ослабление интенсивности пучка г-квантов, что является результатом их взаимодействия с атомами вещества. Регистрация и использование рентгеновского излуч. и воздействие его на биологич. Объекты определяется первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с ē-ами атомов и мол.в-ва. Длина волны рассеянного рентген.излучения больше, чем падающего. Рассеяние рентген. излуч. с изменением длины волны называют некогерентным, а явление- эф. Комптона. Он возникает если энерг.фотона р.изл. больше энерг.ионизации.

hν= hν^/+А_и+Е_к. тк во многих случаях hν>>А_и и эф.Комптона происходит на свободных ē, то:

hν= hν^/+Е_к.

при фотоэффекте рентген.излуч. поглощается атомом, в рез-те чего вылетает ē, а атом ионизируется. Если энерг.фотона не достаточно для ионизации, то фотоэф.может проявляться в возбуждении атомов без вылета ē.

Фотоэффект не происходит на свободном ē. Фотоэффект –освобождение электронов, находящихся в веществе под действием коротковолнового электромагнитного излучения.

Первичный поток рентген. излуч:

Ф=Ф₀е^-МХ

М- линейный коэф.ослабления.

М=М_к+М_нк+М_ф.

М_к-когерентное рассеяние.

М_нк- некогерентное

М_ф.- фотоэффект.

Образование пары ē-позитрон.

Процесс образования пар происходит только в кулоновском поле частицы, получающей часть энергии и импульса. Образование пар будет если энергия кванта удовлетворяет соотношению: Еᵞ>2m_ec²+E_я. 2m_ec²- энергия покоя пары эл-позитрон.

E_я- энергия отдачи ядра.

Порог рождения пар в поле ē =4m_ec².