Взаимодействие β-частиц с веществом:

В результате взаимодействия β-частиц с веществом происходят следующие процессы:

• возбуждение атомов и молекул вещества;

• ионизация атомов и молекул;

• торможение в кулоновском поле ядра с испусканием тормозного излучения

При малых энергиях бета-частиц преобладают - ионизационные потери.

При средних энергиях - ионизация и возбуждение атомов.

При больших энергиях (в рентгеновских трубках, ускорителях) превалируют торможение в кулоновском поле ядра (радиационные потери).

Плотность ионизации – 6 ионов/мм (в 1000 раз меньше, чем у альфа-излучения).

Длина пробега β-частиц в алюминии - 3 мм, в биологической ткани- 10 см, в воздухе - 10 см – 10 м.

Возбуждение атома

Электрон выбивает электроны с внутренней оболочки атома. Его место занимает электрон с другой оболочки и происходит излучение рентгеновского кванта, имеющего строго определенную длину волны. Испускается характеристичекое рентгеновское излучение.

Спектр линейчатый - обусловлен строением электронных оболочек атомов.

Торможение электрона вблизи ядра

Электроны, проходя вблизи ядра тормозятся за счет действия кулоновских сил.

Происходит испускание тормозного рентгеновского излучения.

Спектр излучения непрерывный.

Интенсивность рентгеновского излучения при взаимодействии бета-частиц с веществом:

К – коэффициент пропорциональности

I – ток трубки;

Z – атомный номер материала мишени;

U – ускоряющее напряжение;

R – расстояние от источника излучения до объекта

С увеличением ускоряющего напряжения возрастает интенсивность спектра и энергия рентгеновских квантов.

Максимум спектра сдвигается в область высоких энергий.

При напряжениях на трубке превышающих порог возбуждения характеристических линий W (67, 65 кэВ) на спектре появляются пики характеристических линий.

Защита от β-излучения:

• защита хрусталика глаза (очки, защитные прозрачные экраны)

• защита кожи (расстояние, одежда, перчатки);

• исключение попадания β -излучателей в желудочно-кишечный тракт.

26. Взаимодействие рентгеновского и гамма-излучения с веществом

Электромагнитное излучение - распространяющиеся в пространстве переменные электрические и магнитные поля, изменяющиеся с одинаковой частотой.

Источник электромагнитных излучений – движущиеся заряженные частицы (электроны и др.).

Электромагнитное излучение – электромагнитное поле

Электромагнитное излучение – это электромагнитное поле способное распространяться наиболее далеко от своего источника (движущихся зарядов), медленно затухая с расстоянием.

1. Электромагнитная волна распространяется независимо от ее источника (что бы ни случилось с зарядом-источником, сигнал об этом не догонит уходящую электромагнитную волну).

2. Электромагнитные волны поперечны (сверху – поперечная, снизу продольная волна).

3. Векторы напряженности электрического Е (В/м) и магнитного полей Н (А/м) перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

4. На глаз, фотоприемники и многие другие объекты оказывает воздействие только электрический вектор Е.

Электромагнитное излучение характеризуется:

• длиной волны λ или частотой ν .

Связь между ними: λ = с / ν, где с = 299 792 458 м/с (300 тыс. км/с. );

• Энергией, эВ (МэВ).

• Скорость распространения электромагнитных волн определяется электрическими и магнитными свойствами среды:

• ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества,

• ε₀ и μ₀ – электрическая и магнитная постоянные: ε₀ = 8,85419·10^–12 Ф/м, μ₀ = 1,25664·10^–6 Гн/м.

• Скорость электромагнитных волн в вакууме (ε = μ = 1):

• «Замедление» света в веществе обусловлено тем, что при прохождении через вещество фотоны поглощаются атомами и затем вновь испускаются.

• Между актами поглощения и испускания проходит некоторое время, вследствие чего средняя скорость фотонов в веществе меньше скорости света.

27. Источники электромагнитного излучения. Характеристика различных видов электромагнитного излучения.

Различают два основных типа источников ЭМИ:

1. В «микроскопических» источниках (атомы, молекулы) заряженные частицы скачками переходят с одного энергетического уровня на другой внутри атомов или молекул.

Испускаются гамма-, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное, а в некоторых случаях и еще более длинноволновое излучение.

2. В «макроскопических» источниках свободные электроны проводников совершают синхронные периодические колебания.

Электрическая система может иметь самые разнообразные конфигурации и размеры.

Системы такого типа генерируют излучение в диапазоне от миллиметровых до самых длинных волн (в линиях электропередачи).

Гамма-лучи являются результатом изменения структуры ядра при радиоактивном распаде, и связанны с движением зарядов в ядре.

Рентгеновское излучение возникает при изменении направления движения электронов при бомбардировке в вакууме поверхности металлического анода электронами с большой энергией.

Ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение является результатом колебательных и вращательных движений молекул.

Миллиметровые и сантиметровые волны генерируются клистронами и магнетронами, колебания в которых возбуждаются токами электронов.

Дециметровые и более длинные волны создаются колебательным контуром (катушка индуктивности + конденсатор).

Переменные поля очень низких частот (используются для передачи электрической энергии), создаются электромашинными генераторами тока, в которых роторы, несущие проволочные обмотки, вращаются между полюсами магнитов.

Циферблаты часов (радий, тритий, прометий-147) - дают в 4 раза большую годовую дозу, чем утечки на АЭС.

Детекторы дыма (америций-241)

Дроссели флуоресцентных светильников.

Электроннолучевые трубки телевизоров и компьютеров (рентгеновское излучение).

Маяки (цезий-137)

В таможенном деле используются в основном два типа искусственных источников излучения:

• линейные ускорители электронов и

• рентгеновские трубки.

28. Ионизирующие излучения. Свойства, проникающая способность.

1. Естественные источники ИИ

• космическое излучение

• земная радиация (торий-232, уран и продукты их распада (радон, радий и др.), калий-40, рубидий-87, и др.)

• внутреннее облучение от естественных источников

2. Искусственные источники ИИ

• ядерное оружие

• атомные реакторы

• рентгеновские установки и ускорители элементарных частиц

Космическое излучение – электромагнитное или корпускулярное излучение, имеющее внеземной источник

Интенсивность космического излучения быстро растет до высоты 20 км. Затем уменьшается. С высоты 50 км практически постоянно.

Различают первичное (галактическое и солнечное) и вторичное космическое излучение.

Первичное космическое излучение приходит непосредственно из космоса. Это поток элементарных частиц высокой энергии:

• протоны (90%),

• альфа-частицы (7%),

• ядра тяжелых элементов c Z>20 (~ 1%).

Причина появления первичного космического излучения – ускорение частиц происходить при их столкновении с движущимися межзвездными магнитными полями.

Заряженные частицы от Солнца способны достигать Земли через 15-20 мин после того, как вспышка на его поверхности становится видимой. Длительность вспышки может достигать нескольких часов.

Вторичное космическое излучение – результат взаимодействия первичного излучения с ядрами атомов земной атмосферы.

Во вторичном излучении встречаются практически все элементарные частицы.

В составе вторичного излучения различают мягкий и жесткий компоненты.

Мягкий компонент (сильно поглощаются свинцом) – результат взаимодействия гамма излучения с энергией более 2 МэВ с веществом (эффект образования пары электрон-позитрон).

Жесткий компонент – мюоны (масса 207 m_e, но обладают больной проникающей способностью, время жизни – 2,2·10^-6с).

Мюоны – продукт распада ядерно-активных частиц π-мезонов (пионов)