2. Виды ионизирующих излучений, их физическая характеристика.

Ответ.

Ионизирующим называется такое излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака.

К ионизирующим относятся два вида излучений:

1) корпускулярное (α- и β-излучения, нейтронное излучение);

2) фотонное (γ-излучение и рентгеновское).

- Альфа-распад характерен для естественных радиоактивных элементов с большими порядковыми номерами. В процессе внутриядерных превращений из ядра атома выбрасывается альфа – частица, заряд уменьшается на 2 единицы, а атомная масса – на 4 единицы. Альфа – частица представляет собой ядро атома гелия с атомной массой 4 единицы и зарядом +2. При относительно крупных размерах и большом заряде частица обладает высокой энергией (3 -10 МэВ), для нее характерны большая линейная передача энергии (ЛПЭ) и значительная линейная плотность ионизации (ЛПИ равна до 10 3 - 10 4 пар ионов на каждый см пути пробега). Проникающая способность альфа – частицы невелика: путь пробега в воздухе – 2 - 10 см, в алюминии – 15 - 70 мкм, в воде и биологических тканях – 30 -130 мкм, т.е. в коже она задерживается эпидермисом, не достигая глубоких слоев эпителия. Лист бумаги является абсолютным экраном, поэтому внешнее воздействие альфа- излучения на человека практически безопасно, но крайне опасно при поступлении внутрь организма: с одной стороны, значительно повышается риск канцерогенного действия, с другой, - внутри органов и тканей создается высокая плотность ионизации, чем и обусловлен патогенный эффект.

- Электронный бета–распад характерен для естественных и искусственных радионуклидов. Бета-излучение – это поток электронов ядерного происхождения. Электронный бета – распад возникает в тех случаях, когда в ядре неустойчивость вызвана превышением количества нейтронов над протонами. При этом нейтрон превращается в протон с испусканием электрона. Заряд увеличивается на 1 единицу, а массовое число остается без изменения. Вместе с бета-частицей выбрасываются нейтральные частицы (антинейтрино) ничтожно малой массы, составляющие с электронами некую постоянную величину. Возвращение возбужденного ядра в основное состояние сопровождается испусканием гамма - квантов.

- Позитронный бета-распад наблюдается у некоторых искусственных радионуклидов. Позитрон – элементарная частица, подобная электрону, но с положительным зарядом. При выбросе позитрона в ядре один из протонов превращается в нейтрон, при этом выбрасывается нейтрино и гамма-излучение.

Удельная плотность ионизации для бета-частиц – до 100 пар ионов, длина пробега в воздухе в зависимости от энергии до 3 - 5 МэВ, в биологических тканях – несколько сантиметров. При защите от воздействия бета - излучения следует использовать экраны из легких материалов с малым атомным номером, например из стекла, полимерных материалов, алюминия. В экранах из тяжелых материалов бета-частицы генерируют тормозное рентгеновское излучение, от которого также нужна защита.

- Гамма-излучение имеет минимальную плотность ионизации (до одной пары ионов на каждый сантиметр пути пробега), заряд и масса отсутствуют, путь пробега в воздухе – несколько сотен метров. Биологические ткани практически не являются экранами. Гамма-излучение является опасным источником внешнего облучения для человека. Для защиты от гамма-излучения используются экраны из материалов с высокой плотностью, с большим количеством ядер и большими электронными оболочками атомов.

- Рентгеновское излучение также представляет собой электромагнитное излучение, возникающее при торможении быстрых электронов в веществе (10¹⁷÷10²⁰ Гц).