Ионизирующее излучение
Шкала эми
Виды и источники ионизирующего излучения
Ионизирующее излучение – излучение, которое способно выбивать электроны из нейтральных молекул и тем самым превращать их в ионы.
Излучение является ионизирующим тогда, когда энергия кванта превосходит энергию связи частиц среды.
РМГ 78-2005: Государственная система обеспечения единства измерений. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и определения
•Непосредственно ионизирующее излучение - Излучение, состоящее из заряженных частиц, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации при столкновении с атомами вещества. (Непосредственно ионизирующее излучение может состоять из электронов, протонов, α-частиц и др.).
•Косвенно ионизирующее излучение - излучение, состоящее из незаряженных частиц, взаимодействие которых со средой приводит к возникновению заряженных частиц, способных непосредственно вызвать ионизацию. (Косвенно ионизирующее излучение может состоять из нейтронов, фотонов и др.).
Поток альфа-частиц.
•Ионизирующая способность высокая
•Проникающая способность низкая. Задерживается слоем воды 100-150 мкм
•Неупругие столкновения с орбитальными электронами атомов среды.
•Энергия расходуется на возбуждение и ионизацию атомов среды.
•При энергии частицы 10 МэВ пробег в ткани 130 мкм, полная ионизация пораждает2,9*105пар ионов
Бета-излучение (быстрые электроны/позитроны)
•Ионизирующая способность ниже, чем для альфа-частиц
•Проникающая способность средняя.
•Как упругие, так и неупругие столкновения с атомами.
•Энергия расходуется на возбуждение, ионизацию атомов среды, неупругое рассеивание, тормозное излучение.
•При энергии частицы 10 МэВ проникают в мягкие ткани до 4,3 см.
Поток нейтронов
•Косвенно-ионизирующее излучение.
•Проникающая способность высокая в связи с отсутствием заряда.
•При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гамма-квантов.
•При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества.
•Под действием медленных нейтронов в организме создаётся наведенная радиоактивность, которая была обнаружена в костях и других тканях многих людей, умерших в Японии от лучевой болезни.
Поток протонов
•В отличие от быстрых электронов или гамма-излучения, ускоренные протоны передают энергию в живую ткань на последних нескольких миллиметрах пробега.
•В начале пробега в веществе высокоэнергетические протоны теряют в элементарных актах ионизации энергию, очень малую по сравнению с имеющимся у них запасом. Поэтому их ионизационная способность меняется с глубиной незначительно до тех пор, пока суммарная потеря энергии не приведет к значительному уменьшению скорости частиц. Тогда повышается вероятность ионизации атомов, с которыми встречаются протоны на своем пути, и это приводит к резкому росту линейной потери энергии.
•При энергии частицы 10 МэВ пробег в ткани 1200 мкм, полная ионизация порождает 6,3*104пар ионов.
Рентгеновское излучение и гамма-излучение
•Ионизирующая способность ниже, чем для альфа и бета излучений.
•Проникающая способность высокая.
•Энергия излучения переходит в энергию вторичных заряженных частиц (электроны и позитроны), часть в энергию вторичного фотонного излучения. Образовавшиеся при этом электроны ионизируют среду
•Длина волны: 10-3–10 нм
Тормозное РИ:
обратный фотоэффект (бомбардировка металла быстрыми электронами)
– определяет
максимальную частоту, с которой могут
испускаться фотоны РИ при заданном U
В РИ переходит 1-3% энергии электрона, остальное -в тепло.
Коротковолновое–жесткое РИ, длинноволновое–мягкое РИ.
Характеристическое РИ.
Возникает при увеличении напряжения на трубке выше порогового уровня (зависит от материала анода). Ускоренные электроны проникают вглубь атома и выбивают внутренние электроны. На свободные места переходят электроны с внешних слоев, излучая разницу энергий ℎ𝜗
Характер спектра –линейчатый. Длина волны зависит от материала анода.
Бомбардировка электронами приводит к возникновению и тормозного, и характеристического РИ. Бомбардировка альфа-частицами и протонами приводит только к характеристическому РИ.
Наиболее широко применяются трубки с анодами из элементов с атомными номерами от 24 до 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) и длинами волн от 2,29 до 0,712 А (0,229 –0,712 нм).
