51. Виды радиоактивных излучений Радиоактивность.

Радиоактивность-явление самопроизвольного превращения одних атомных ядер в другие, сопровождающееся испусканием различных видов ионизирующих излучений.

Основные типы радиоактивного распада:

Закон радиоактивного распада: число радиоактивных ядер, которые ещ не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону:

52. взаимодействие заряженных с веществомИонизирующим излучением называется любое излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию ионов разных знаков.

Взаимодействие с веществом a – излучения

a-частицы сильно взаимодействуют с различными веществами, т. е. легко поглощаются ими. Тонкий лист бумаги или слой воздуха толщиной несколько сантиметров достаточны для того, чтобы полностью поглотить a-частицы.

При прохождении через вещество a-частицы почти полностью отдают свою энергию в результате электростатического взаимодействия с электронами оболочек атомов.

Энергия a-частиц идет на ионизацию и возбуждение атомов поглощающей среды (ионизационные потери). Этот процесс может рассматриваться как упругое столкновение a-частицы с электронами, при котором a-частица теряет часть своей энергии. Взаимодействие с веществом b- излучения

b-частицы - это электроны (или позитроны), испускаемые ядрами радонуклидов при b-распаде.

Вероятность взаимодействия b-частиц с веществом меньше, чем для a-частиц, так как b-частицы имеют в два раза меньший заряд и приблизительно в 7300 раз меньшую массу. Взаимодействие электронов и позитронов с веществом качественно одинаково и складывается из трех основных процессов:

упругого рассеяния на атомных ядрах;

рассеяния на орбитальных электронах;

неупругих столкновений с атомным ядром.

В случае применения тяжелых материалов возникает тормозное (вторичное) излучение, которое является рентгеновским и обладает большой проникающей способностью.

Взаимодействие с веществом g- излучения

g-кванты отдают всю или, по крайней мере, большую часть своей энергии при однократном взаимодействии. Однако вероятность этого взаимодействие очень низка, поэтому g-кванты обладают гораздо большей проникающей способностью, чем заряженные частицы.

Проникающая способность излучения характеризуется чаще всего толщиной слоя поглотителя (в г/см2), при которой интенсивность излучения уменьшается наполовину.

Поглощение g-квантов вызывается тремя независимыми друг от друга процессами с различной физической природой:

фотоэффектом;

эффектом Комптона;

образованием электрон-позитронных пар,

53. взаимодействие рентеновского и гамма излученийГамма-излучение обладает высокой проникающей способностью,

однако взаимодействие γ-излучения с веществом сложнее, чем при

корпускулярном излучении.

При прохождении через вещество гамма-кванты взаимодействуют

с электронами и ядрами, в результате их интенсивность уменьшается. К

потерям энергии γ-излучения приводят процессы, связанные с фотоэффектом, комптоновским рассеянием

электронов в веществе и образованием электрон-позитронных пар. Вклад каждого из процесса в ослабление γ-

излучения зависит от энергии γ-квантов ядерного излучения и параметра Z вещества-поглотителя.

Общая закономерность заключается в том, что вероятность потери энергии в процессе фотоэффекта и

комптоновского рассеяния снижается с ростом энергии γ-излучения, а вероятность образования электрон-

позитронных пар растет (начиная с энергии 1,02 МэВ) с повышением энергии γ-кванта.

В области энергий до 10 МэВ наиболее существенными процессами являются фотоэффект, эффект

Комптона и образование электрон-позитронных пар.

Фотоэффект – явление, связанное с освобождением электронов твердого тела (или

жидкости) под действием электромагнитного излучения. Различают внешний

фотоэффект – испускание электронов под действием света (фотоэлектронная эмиссия),

γ-излучения и др.; внутренний фотоэффект – увеличение электропроводности

полупроводников или диэлектриков под действием света (фотопроводимость); вентильный фотоэффект – возбуждение

светом эдс на границе между металлом и полупроводником или между разнородными полупроводниками.

Фотоэффектом называется такое взаимодействие γ - кванта с атомом, при котором γ - квант поглощается

(исчезает), а из атома вырывается электрон. На слабо связанных атомных электронах происходит рассеяние γ- квантов, называемое комптон -

эффектом. Эффект Комптона – упругое рассеяние электромагнитного излучения малых длин волн (рентгеновского и γ-излучения) на

свободных электронах, сопровождающийся увеличением длины волны λ.

В случае образования электрон-позитронных пар баланс энергии имеет следующий вид (закон

сохранения энергии):

Eγ= 2mec2 + Ee- + Ee+ (48)

где Ее- и Ee+ кинетические энергии электрона и позитрона

При образовании электрон-позитронных пар энергия первичного фотона преобразуется в

кинетическую энергию электрона и позитрона и в энергию аннигиляции 2mec2. Пара частиц возникает только в

том случае, если энергия γ - кванта превышает удвоенную массу покоя электрона,

Коэффициент пропорциональности μ называют полным линейным коэффициентом ослабления. Он

имеет размерность см-1 и численно равен доле моноэнергетических γ- квантов, выбывающих из параллельного

пучка на единице пути излучения в веществе. Полный линейный коэффициент ослабления зависит от плотности,

порядкового номера вещества, а также от энергии γ- квантов: