49. Радиоактивные излучения. Взаимодействие γ-квантов с веществом.

Радиоактивность – способность неустойчивых изотопов хим элементов самопроизвольно превращаться в другие, более устойчивые изотопы с испусканием элементарных частиц (α, β, γ, р, n и др.). Процесс превращения одного рад изотопа в другой – радиоактивный распад. В результате распада излучаются эл частицы α, β, γ, причем γ излучается во всех случаях.

α – поток ядер ₂⁴Не, т.е. частиц, состоящих их 2р и 2n. Пробег α-частиц в несколько сотен раз меньше β.

β – поток быстрых е. Пробег β-частиц в веществе составляет несколько мм.

γ – поток частиц (квантов) высокочастотного эл-магн излучения. Они обладают очень высокой проникающей способностью в веществе, их пробег в несколько есятков раз больше β.

Естественная радиоактивность - рад-ть изотопов, находящихся в естеств условиях, искусственная радиоактивность – радиоактивный распад ядер при их бомбардировке элементарными частицами.

Процесс радиоактивного распада зависит только от внутреннего состояния ядра и не зависит от t, Р или магнитного поля, от вида химич соединения или его агрегатного состояния.

Рад.превращения протекают самопроизвольно и вероятность рад распада за единицу времени явл постоянной для каждого элемента.

, где N₀ и N_t – кол-во распадающихся ядер в начальный момент и во времени t.

Закон радиоактивного распада явл статистическим и строго выполняется только для большого (достаточно) числа распадающихся ядер. Если N не велико, то наблюдается статистические флуктуации, т.е. непрерывные колебания около средней величины. Величина, обратная λ_р, называется средним временем жизни рад изотопа τ

Взаимодействие γ-квантов с веществом.

При прохождении через вещество γ-кванты взаимодействуют с атомами, е и атомными ядрами среды. При этом γ-кванты либо полностью передают свою энергию и поглощаются веществом, либо теряют только часть своей энергии и продолжают движение с меньшей энергией.

Основные виды взаимодействия.

1. фотоэлектрическое поглощение γ-квантов (фотоэффект)

2. неупругое рассеяние γ-квантов на свободных или слабосвязанных электронах вещества (комптоновское рассеяние)

3. упругое рассеяние γ-квантов на связанные е вещества (релеевское рассеяние)

4. образование электронно-позитронных пар.

Фотоэффект протекает при Е_γ <0.5 МЭВ (небольшая). γ полностью передает свою Е е, е выбрасывается. Атом, потерявший е, оказывается в возбужденном состоянии, освободившийся уровень Е в атоме заполняется 1 из наружных е, при этом испускается квант рентгеновского излучения. Вероятность протекания фотоэффекта увеличивается с увеличением атомного номера хим элемента и уменьшением Е_γ.

Неупругое рассеяние. γ-квант передает е только часть Е. Е_γ¹<Е_γ. Углы рассеяния φ и θ тем меньше, чем больше Е. Вероятность протекания 0.3< Е_γ <3 МЭВ. Наиболее вероятно при Е_γ>0.5

Упругое рассеяние. В результате происходит перераспределение Е между γ-квантом и связанным е. е не выбрасывается за пределы атома, а γ-квант продолжает движение с уменьшенной Е.

Образование электронно-позитронных пар. Е_γ>1 МЭВ, γ-квант взаимодействует с гравитационным полем ядра, и этот процесс сопровождается излучением е и позитрона.