74. Радиоактивность. Основные характеристики.
Радиоактивность – свойство неустойчивых атомных ядер одних химических элементов самопроизвольно превращаться в ядра атомов других химических элементов с испусканием одной или нескольких ионизирующих частиц. Процесс такого спонтанного ядерного превращения называется радиоактивным распадом. При этом образовавшееся новое (дочернее) ядро оказывается в более устойчивом состоянии, чем исходное материнское.
Основными характеристиками радиоизотопов (радионуклидов) являются: Активность. Тип (способ) распада. Период полураспада. Вид и энергия излучения.
Активность радионуклида А в источнике (образце) есть отношение числа dN спонтанных ядерных превращений, происходящих в источнике (образце) за интервал времени dt, к этому интервалу: А= dN/dt .
Единица активности радионуклида в СИ - Беккерель (Бк). Беккерель равен активности радионуклида в источнике (образце), в котором за 1с происходит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности - Кюри (Кu), при этом 1 Кu=3,7×1010 Бк.
Активность
радионуклида с течением времени
уменьшается по закону
радиоактивного распада:
где
А(t),
А0
- активность нуклида в источнике в
текущий и начальный (t=0) моменты времени
соответственно;
- постоянная распада, имеющая смысл вероятности распада ядра за 1 секунду и равная доле ядер, распадающихся за единицу времени;
T1/2 - период полураспада - время, в течение которого распадается половина первоначального количества ядер, при этом активность радионуклида уменьшается в 2 раза.
Для смеси радионуклидов суммарная активность определяется из уравнения:
где
Aoi
- активность i-го нуклида в момент времени
t=0; li
- постоянная распада i-го нуклида.
Каждый радионуклид распадается вполне определенным способом, при этом распад ядер сопровождается испусканием: a-частиц (ядер атомов гелия) при a-распаде, b-- частиц (электронов) - при электронном (b-) - распаде, b+- частиц (протонов) - при протонном (b+) - распаде и др.
Образующиеся в результате указанных распадов дочерние ядра, как правило, оказываются возбужденными. Снятие энергии возбуждения и переход дочернего ядра в основное (стабильное) или менее возбужденное состояние происходит путем испускания гамма-кванта (фотона).
Переход ядра из возбужденного состояния в невозбужденное с испусканием g-излучения называется изомерным переходом.
Фотон может и не вылетать из атома, а поглотиться одним из электронов внутренних оболочек, который в результате перейдет в свободное состояние. Это явление называется внутренней конверсией g-лучей. Электроны, образовавшиеся вследствие такого внутреннего фотоэффекта, называются конверсионными.
В ряде случаев вся энергия g-излучения расходуется на явление внутренней конверсии и вместо вылета фотонов из атома наблюдается вылет только электронов конверсии. Внутренняя конверсия сопровождается испускание рентгеновского характеристического излучения.
Таким образом, радиоактивный распад сопровождается испусканием корпускулярных частиц (a, b+, b-, конверсионные электроны) и фотонов.