2. "Α", "β" и "γ" излучения и их характеристика.

Излучение радиоактивных веществ состоит из трёх компонентов:

1. α-лучи (α - частицы) – ядра гелия \s\up 7( 4He.

| q | = | 2е | = 3,2 · 10^-19Кл.

Массовое число А = 4.

Порядковый номер (заряд ядра) Z = 2.

m_α = 6,7 · 10^-27 кг.

Свойства:

A. Отклоняются электрическим и магнитным полями.

Б. v_{α cp} = 10 - 20000 км/с.

Е_α = 1,8 ÷ 11,7 МэВ.

Спектр - линейчатый.

B. Пробег α - частицы зависит от вида среды

в воде - 0, 1 мм

в воздухе - 1 см.

Г. Обладают невысокими проникающими способностями (легко поглощаются тонкими слоями вещества; защитой от него являются лист картона, х/б ткань и т.п.).

Д. Имеют самую большую ионизационную способность из всех видов радиоактивных излучений (30 - 40 тысяч пар ионов на 1 см пути пробега в воздухе).

Е. При прохождении через слой вещества число α - частиц не изменяется, а постепенно изменяется их скорость. Когда толщина слоя достигает определенной величины, α-частицы поглощаются веществом все сразу.

2. β-лучи (β - частицы) – электроны \s\up 7( 0е или позитроны \s\up 7( 0е.

| q_е | = 1,6 · 10^-19Кл

m_e = 9 · 10^-31кг

Электроны и позитроны испускаются при ядерных превращениях или образуются при распаде нейтрона. Свойства:

А. Отклоняются электрическим и магнитным полем.

Б. v_{β cp} ≈ 150000 км/с.

Е_β = 0,018 ÷ 4,8 МэВ.

Спектр - сплошной.

В. Пробег β - частиц в среде зависит от вида среды и энергии β - частиц

в воде - до 1,5 см

в воздухе - до 100 см

Г. Обладают более высокой проникающей способностью, чем α – частицы (защитой от него является слой металла толщиной 3 мм).

Д. Ионизационная способность меньше, чем у α - частиц (300 - 400 пар ионов на 1 см пути пробега в воздухе).

E. Электронный β - распад наблюдается в основном у тех ядер, у которых число нейтронов ( \s\up 7( 0n) больше числа протонов ( \s\up 7( 1P)

N_n > N_P .

Позитронный β - распад наблюдается, если число протонов больше числа нейтронов

N_n < N_P

Ж. β - частицы больших энергий, взаимодействуя с ядрами атомов, дают тормозное рентгеновское излучение.

3. γ-излучение - электромагнитное излучение, представляющее собой поток фотонов с высокой энергией (Е_ф = 1 ÷ 3 МэВ).

Это коротковолновое излучение (λ ≈ 0,1÷ 10^-5 нм) возникает как вторичное явление при α и β - распаде. Имеет природу, схожую с природой рентгеновского излучения.

Свойства:

A. Не отклоняется электрическим и магнитным полями.

Б. v_γ = v_света = 3 · 10⁸ м/с.

Е_γ = от 10 кэВ до 10 МэВ.

Спектр - линейчатый.

B. Длина пробега γ- лучей в воздухе - до нескольких сот метров.

Г. Обладает очень высокой проникающей способностью (защитой является слой свинца, толщиной 20 см и больше).

Д. Обладает ионизационной способностью меньшей, чем у α и β - лучей (3-4 пары ионов на 1 см пути пробега в воздухе).

В медицине широко используется для лечения глубоко расположенных злокачественных опухолей, в фармации — для стерилизации лекарств и лекарственных смесей.

3. Законы смещения при "α" и "β" распаде.

Законы смещения - это законы, по которым изменяются ядра радиоактивных элементов при "α" и "β" распаде.

При формулировке необходимо учитывать закон сохранения массы и закон сохранения заряда.

Закон сохранения массы: Массовое число исходного продукта должно быть равно сумме массовых чисел продуктов реакции.

Закон сохранения заряда:

Заряд ядра исходного продукта должен быть равен сумме зарядов ядер продуктов реакции.

1. Закон α - распада.

При α - распаде образуется новое ядро с массовым числом на 4 единицы и порядковым номером на 2 единицы меньше, чем у исходного.

\s\up 7( AX→\s\up 7( 4He + CombinY

CombinRa→\s\up 7( 4He + CombinRn + γ (фотон имеет энергию Е = 0,188 МэВ)

Особенность: в естественных условиях встречается у элементов с порядковым номером Z > 83.

2. Законы электронного β - распада - (β^-).

При электронном β - распаде образуется новое ядро с тем же массовым числом и порядковым номером на 1 больше, чем у исходного:

\s\up 7( AX→ \s\up 8( A Y + \s\up 8( 0e

CombinK→ CombinCa + \s\up 8( 0e - распад изотопа калия с превращением его в кальций

3. Закон позитронного β - распада (β⁺)

При позитронном β - распаде образуется новое ядро с тем же массовым числом и порядковым номером на 1 меньше, чем у исходного.

\s\up 7( AX → \s\up 7( A Y + \s\up 7( 0 e

CombinP→ CombinSi + \s\up 7( 0 e Распад изотопа фосфора

Следствия из 1, 2 и 3 законов:

α и β - распаду в некоторых случаях сопутствует излучение γ - квантов. Это излучение наблюдается так же при изомерном переходе ядер (из возбужденного в невозбужденное состояние);

(X)^* = X + n•γ  число γ - квантов

 

возбужд. невозбужд.

состояние состояние

4. Электронный захват.

При захвате электрона исходным ядром образуется новое ядро с тем же массовым числом, и порядковым номером на 1 меньше, чем у исходного.

Ядро захватывает электрон с ближайшей к нему оболочки.

_ZX + _-1e  _Z-1Y

\s\up 7( 7Be + \s\up 7( 0e → \s\up 7( 7Li