Взаимодействие бета-излучения с веществом.
Особенности взаимодействия бета-излучения с веществом определяется массой бета-частицы, т.к. бета-частица представляет собой электрон или позитрон. Т.к. сталкиваются две частицы одинаковой массы (чаще всего происходит столкновение бета-частицы с электронами электронной оболочки атомов вещества), то бета-частица меняет направление движения, поэтому траектория движения бета-частиц в веществе представляет собой ломаную линию. Таким образом, длина свободного пробега бета-частицы намного больше длины свободного пробега альфа-частицы при условии, что их энергии одинаковы.
Следует отметить еще одну особенность бета-излучения: спектр энергий бета-излучения сплошной. Таким образом, энергия бета-частицы может быть различной. Энергия бета-частицы ограничена максимальным значением. Бета-частицы, которые излучаются разными ядрами одного химического элемента, имеют разные длины свободного пробега вследствие разных их энергий. Поэтому, понятие длины свободного пробега бета-частицы данного радионуклида не имеет физического смысла. Проникающая способность бета-излучения характеризуется длиной максимального пробега, которая рассчитывается исходя из максимальной энергии бета-излучения.
Максимальный пробег – это толщина слоя вещества, при которой ни одна из бета-частиц, испускаемая данным радионуклидом, не пройдет через это вещество. Точно так же, как и для альфа-излучения, происходит ионизация вещества. Бета-частица постепенно бета-частица теряет энергию, и когда ее не хватает для ионизации, происходит возбуждение атомов вещества. Потери энергии называются ионизационными потерями.
Кроме ионизационных потерь, существуют радиационные потери энергии. Когда электрон движется в поле атомного ядра, он испускает электромагнитное излучение, называемое тормозным излучением (рентгеновское излучение). Тормозное рентгеновское излучение имеет сплошной спектр.
Величина средних
радиационных потерь на единицу пути
пропорциональна
Радиационные потери занимают небольшую долю потерь при перемещении бета-частиц в веществе, однако интенсивность рентгеновского излучения зависит от атомного номера вещества, в котором распространяется бета-излучение.
Свободный пробег альфа- и бета-частиц для энергий 3,4 МэВ
|
Воздух |
Вода |
Металл |
Альфа-частицы |
~2 см |
~10-2 мм |
- |
Бета-частицы |
1-2 м |
1-2 см |
~1 мм |
Защита от бета-излучения.
Верхняя одежда, перчатки, марлевая повязка.
Взаимодействие фотонного излучения с веществом
Т.к. фотонное излучение – это электромагнитное излучение, то для него нет понятия длины свободного пробега. При прохождении электромагнитного излучения через вещество его интенсивность ослабляется по экспоненциальному закону. Важной характеристикой вещества, используемого для защиты, является толщина слоя половинного ослабления X1/2 – это толщина вещества, которая уменьшает интенсивность гамма-излучения в два раза. Ослабление гамма-излучения происходит в результате нескольких процессов:
Фотоэффект. При этом гамма-фотон поглощается, а атомарный электрон выбивается, т.е. происходит ионизация атома.
Комптоновское рассеяние гамма-фотонов на слабо связанных электронах.
Образование электронно-позитронных пар. Если гамма-фотон проходит через поле ядра, то он исчезает, а вместо него образуются электрон и позитрон.
Защита от фотонного излучения.
Методы защиты от фотонного излучения:
Уменьшения продолжительности работы в помещении, в котором есть источник фотонного излучения
Увеличение расстояния от рабочей зоны до источника
Уменьшение до минимально возможной активности источника фотонного излучения
Сооружение защитных экранов из поглощающих материалов между источником и рабочей зоной