3 Ионизирующие излучения

Ионизирующие излучения - потоки фотонов, а также заряженных или нейтральных частиц, взаимодействие которых с веществом среды приводит к его ионизации. Ионизация играет важную роль в развитии радиационно-индуцированных эффектов, особенно в живой ткани. Средний расход энергии на образование одной пары ионов сравнительно мало зависит от вида ионизирующих излучений, что позволяет судить по степени ионизации вещества о переданной ему энергии ионизирующим излучением. Для регистрации и анализа ионизирующих излучений инструментальными методами также используют ионизацию. Иониза́ция — эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул. Положительно заряженный ион образуется, если электрон в атоме или молекуле получает достаточную энергию для преодоления потенциального барьера, равную ионизационному потенциалу. Отрицательно заряженный ион, наоборот, образуется при захвате дополнительного электрона атомом с высвобождением энергии.

Источники ионизирующих излучений делят на естественные (природные) и искусственные. Естественными источниками И. и. являются космос и распространенные в природе радиоактивные вещества (радионуклиды).

3.1 Характеристика ионизирующих излучений

Согласно (4), ионизирующие излучения, потоки фотонов или частиц, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации атомов или молекул. Различают фотонное (электромагнитное) и корпускулярное ионизирующие излучения. К фотонному ионизирующему излучению относят вакуумное УФ и характеристическое рентгеновское излучения, а также излучения, возникающие при радиоактивном распаде и других ядерных реакциях (главным образом γ-излучение) и при торможении заряженных частиц в электрическом или магнитном поле - тормозное рентгеновское излучение, синхротронное излучение.

К корпускулярному ионизирующему излучению относят потоки α- и β-частиц, ускоренных ионов и электронов, нейтронов, осколков деления тяжелых ядер и др. Заряженные частицы ионизируют атомы или молекулы среды непосредственно при столкновении с ними (первичная ионизация). Если выбиваемые при этом электроны обладают достаточной кинетической энергией, они также могут ионизировать атомы или молекулы среды при столкновениях (вторичная ионизация); такие электроны называют d-электронами. Фотонное излучение может ионизировать среду как непосредственно (прямая ионизация), так и через генерированные в среде электроны (косвенная ионизация); вклад каждого из этих путей ионизации определяется энергией квантов и атомным составом среды. Потоки нейтронов ионизируют среду лишь косвенно, преимущественно ядрами отдачи.

Пространственно-временное распределение заряженных частиц или квантов, составляющих ионизирующее излучение, называют его полем. Основные характеристики ионизирующего излучения: поток ионизирующего излучения Фn = dN/dt, где dN - число частиц, падающих на данную поверхность за интервал времени dt; плотность потока jn = dФn/dS,где dФn - поток, приходящийся на площадь поперечного сечения dS поглощающего объема; поток энергии Ф = dE/dt,где dE - суммарная энергия излучения (за исключением энергии массы покоя); энергетический спектр <ионизирующие излучения - распределение составляющих его частиц и фотонов по энергиям. Количество энергии, переданной ионизирующие излучения единице массы среды, называют поглощенной дозой излучения.

Все виды ионизирующего излучения характеризуются так называемой линейной передачей энергии (ЛПЭ) - энергией, переданной среде ионизирующей частицей в заданной окрестности ее траектории на единицу длины. ЛПЭ может принимать значения от 0,2 (высокоэнергетической фотоны и электроны) до 104 эВ/нм (осколки деления тяжелых ядер).