11
Фотоэффект возникает при Е= 10 эВ -1 МэВ, то есть при относительно малых значениях энергий. В этом случае вся энергия гамма-кванта передается орбитальному электрону, и он выбивается
из орбиты (рис. 1.4).
С ростом энергии гамма-квантов явление фотоэффекта становится все меньше, а при энергии 100-200 кэв начинает преобладать комптон-эффект, то есть гамма-квант сообщает достаточную кинетическую энергию электрону, последний покидает атом (упругое взаимодействие), а сам гаммаквант изменяет направление своего движения, и его частота несколько
уменьшается (рис. 1.5).
Если энергия гамма-кванта превышает 1,02 МэВ, то он поглощается ядром, а из последнего одновременно вы-
летают электрон и позитрон (рис.
1.6).
Таким образом, гамма-кванты способны косвенно ионизировать вещество.
Рассмотрим проникающую способность гаммаквантов.
Гамма-квант образуется при переходе ядра в более низкие энергетические состояния. Не имея массы, они не могут замедляться в среде, а лишь поглощаются или рассеиваются.
При прохождении через вещество их энергия не меняется, но уменьшается
интенсивность |
излучения |
по |
||||
следующему закону |
(рис. 1.7): |
|
||||
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
I = I0е-µх |
(1) |
|
|
|
где µ- коэффициент поглощения; |
|
|||||
|
х-толщина поглотителя , см; |
|
||||
І0- |
интенсивность |
квантов |
до |
прохождения поглотителя, МэВ/с.
12
В практических расчетах удобно пользоваться и такой табличной величиной, как «толщина слоя половинного ослабления».
Толщина слоя половинного ослабления d - это такая толщина слоя материала, проходя которую интенсивность излучения гамма-квантов уменьшается в 2 раза.
d = 0,693/µ, тогда формула (1) примет вид:
|
|
l=I0e-0.693x/d |
(2) |
Толщина слоя половинного ослабления d берется из таблиц (таблица
2), но если они отсутствуют, то эта величина может быть вычислена
приближенно по плотности материала р: |
|
|
|||||||
|
|
|
|
d = 23/p, |
|
|
|
(3) |
|
|
|
где 23 см - слой воды, ослабляющий гамма-излучение в 2 раза; |
|||||||
|
|
р - плотность материала, г/см3. |
|
|
|||||
|
|
Таблица 2–Ослабление в два раза проникающей радиации различными материалами |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Материал |
Слой половинного |
|
Материал |
Слой половинного |
|||
|
|
|
ослабления, |
см |
|
|
ослабления, см |
||
|
1 |
Свинец |
1,8 |
|
|
4 |
Грунт, кирпич |
14 |
|
|
2 |
Сталь |
2,8 |
|
|
5 |
Вода |
23 |
|
|
3 |
Бетон |
10 |
|
|
6 |
Дерево |
30 |
На практике часто применяется коэффициент ослабления гаммаизлучения Косл проходящего через преграду толщиной х и значением слоя половинного ослабления для данного материала d .
Косл = Iо/I = exp (0,693x/d), |
(4) |
При грубой оценке выражение (4) можно упростить, полагая, что основание натурального логарифма е =2,713...≈ 2, а 0.693=1, получим:
|
|
Косл ≈ 2 x/d. |
(5) |
Пример коэффициентов ослабления представлен в таблице 3.
13
Таблица 3 - Коэффициент ослабления радиации различными укрытиями
Наименование укрытий и транспортных средств |
Коэффициент |
|
ослабления |
|
Косл |
Открытое расположение на местности |
1 |
Защитные сооружения: |
|
убежища |
300 и более |
противорадиационные укрытия |
50 и более |
открытая щель |
3 |
перекрытая щель |
40 |
Промышленные и административные здания: |
|
|
|
производственные одноэтажные здания (цеха) |
7 |
производственные и административные трехэтажные здания |
6 |
Жилые дома: |
|
каменные одноэтажные |
10 |
подвал |
40 |
двухэтажные |
15 |
подвал |
65 |
жилые пятиэтажные каменные дома 1– 4 этаж |
18–34 |
подвал |
400–500 |
деревянные одноэтажные |
2 |
подвал |
7 |
Транспортные средства: |
|
автомобили и автобусы |
2 |
пассажирские вагоны |
3 |