Типи іонізуючих випромінювань

Розрізняють корпускулярне і електромагнітне іонізуюче випромінювання.

Корпускулярне випромінювання – це випромінювання частинок (заряджених або нейтральних), що мають масу спокою.

Електромагнітне випромінювання – це випромінювання електромагнітних хвиль або фотонів – квазічастинок, що не мають маси спокою.

Ці типи іонізуючих випромінювань істотно відрізняються за своїми властивостями, що визначають характер взаємодії їх з речовиною.

До іонізуючих належать випромінювання різних типів, які під час проходження через речовини в актах дискретного передавання енергії здатні іонізувати або збуджувати атоми і молекули.

Іонізація – це перетворення нейтральних атомів чи молекул на частинки, які несуть позитивний або негативний заряд. Кількість енергії, що передана атому чи молекулі, має перевищувати енергію зв’язку електрона з атомом чи молекулою:

W = ΔE – E_e

Де W – енергія звільненого електрона;

ΔE – кількість енергії, що передана випромінюванням електрону;

E_e – енергія зв’язку електрона з атомом.

Енергію, яка має бути витрачена для відриву електрона від атома (E_e) називають потенціалом іонізації. Це характеристика потенціальної ями, в якій перебуває електрон в атомі у випадку незбудженого стану.

Для відриву електрона від атоиа потрібна мінімальна енергія:

E_min = U e

Де U – потенціал іонізації, який чисельно збігається зі значенням найменшої напруженості електричного поля, котру слід створити, щоб електрон набрав енергію, достатню для іонізації атома чи молекули; е – заряд електрона.

Енергію електронних переходів виражають у електрон-вольтах (еВ). Це позасистемна одиниця енергії. 1 еВ – це енергія, яку набирає частинка з одиничним зарядом, перемістившись в прискорювальному полі між двома точками з різницею потенціалів у 1 В.

Збудженням називають такий стан атомів чи молекул, коли вони мають енергію, більшу ніж в основному стані. Підвищення енергії в системі атомів чи молекул відбувається шляхом електронних переходів з основного стану в збуджений.

Розрізняють різні форми збудження. Якщо у випадку збудження спін електрона залишається незмінним, то такий стан називають синглетним, а якщо спін змінюється – триплетним. Стан атомів і молекул, в якому властива наявність на орбіталях електронів із неспареними спінами, називають вільнорадикальним.

Електромагнітне випромінювання

Електромагнітне випромінювання – це сукупність змінних електричного та магнітного полів, які поширюються в просторі у формі хвиль.

Електромагнітне випромінювання характеризується трьома векторними величинами: напруженістю електричного поля, напруженістю магнітного поля, швидкістю і скалярними величинами – частотою коливань (ν) і довжиною хвиль (λ). ν = 0,693/ λ

Швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакумі 2,998Х10⁸ м/с.

Електромагнітні хвилі можна описувати як потік квазічастинок – фотонів, енергія яких: E = h ν

Де h – стала Планка.

Спін фотона рівний одиниці, маса спокою рівна нулю.

До електромагнітних хвиль належать радіохвилі, радіохвилі надвисокої частоти, інфрачервоні хвилі, видимі промені, ультрафіолетові промені, рентгенівські промені, гамма промені. До іонізуючого випромінювання відносять з усіх електромагнітних хвиль тільки ультрафіолетові, рентгенівські та гамма промені. Під час гальмування зарядженої частинки в електричному полі генерується електромагнітне випромінювання, яке називається гальмівним. Рентгенівські (правильніше полюєвські) промені – це електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі 50 – 0,01 нм, що виникає за умов гальмування швидких електронів у певних речовинах, переважно в металах. Спектри рентгенівських променів поділяють на суцільні і характеристичні. Суцільні спектри характеризують різночастотне випромінювання. Характеристичні спектри – лінійчасті спектри, в яких кожна лінія відповідає певним енергетичним переходам внутрішніх електронів атома. Рентгенівське випромінювання ділять на м’яке - довгохвильове і жорстке – короткохвильове.

Гамма-випромінювання – це короткохвильове електромагнітне випромінювання, яке виникає у випадку зміни енергетичного стану атомних ядер, що утворюється в результаті радіоактивного розпаду. Крім того γ-фотони генеруються при анігіляції або внаслідок розпаду елементарних частинок таких як π⁰- мезон. Енергетичний спектр гамма-випромінювання – лінійчастий.