Вопрос 43

Радиоактивность.

Способность ядер некоторых изотопов к самопроизвольному превращения в ядра других изотопов – естественная радиоактивность. (Искусственной называют радиоактивность ядер, образованных в результате различных ядерных реакций.)

Распад ядер подчиняется статистическому закону радиоактивного распалда, выражающему зависимость числа нераспавшихся ядер от времени. Число ядер dN, распадающихся на протяжении времени dt, пропорционально числу способных к распаду ядер N и времени dt:

dN = -λNdt, где λ - постоянная распада, пропорциональная вероятности распада . После интегрирования получается выражение для основного радиоактивного распада: N = N_0*e^λt

Важной характеристикой радиоактивного вещ-ваявл-сяактивность А – число распадов в секунду:

А=dN/dt. Единица измерения – беккерель (Бк), что соответствует активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за 1с происходит один акт распада. В системе СГС – кори(Ки). 1Ки=3,7*10^10

Альфа-излучение. В процессе α-распада ядро теряет 4 нуклона (2p и 2n) Испускается ⁴₂ α-частица (положительно заряженное ядро атома гелия ⁴₂He):

²²⁶₈₈Ra->²²²₈₆Rn + ⁴₂ α

Бета-излучение. Делится на β^--распад (испускание электронов ⁰_-1e) и β⁺-распад (испускание позитронов ⁰₊₁e)

При β^—распаде электрон возникает в рез-те превращзения нейтрона в протон и антинейтрино ~v:

¹₀n->¹₁p + ⁰_-1e + ~v Пример: превращение трития в гелий ³₁H->⁴₂He +⁰_-1e + ~v

При β⁺-распаде протон превращается в нейтрон с испускание позитрона нейтрино:

¹₁p->¹₀n +⁰₊₁e + v

Гамма-излучение. Испускание γ-квантов сопровождает, как пр-ло, α- или β-распад. В процессе превращения с испусканием α- или β-частиц ядро находится в возбужденном состоянии и отдает избыток энергии в форме γ-квантов. Гамма излучение имеет электромагнитную природу. Длина волны излучения на несколько порядков меньше длин волн светового и рентгеновского излучения, =>энергия во тсолько же раз больше.

Вопрос 44

Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.

При прохождении через различные среды ядерные излучения взаимодействуют с вещ-вом, в рез-те чего теряют свою энергию. Самый коротки пробег у α-частиц, в воздухе он составляет лишь несколько см.

Для β-частиц длина пробега в воздухе достигает нескольких метров. Энергия также главным образом расходуется в рез-те столкновений с атомами среды, при этом атомы ионизируются.

Ослабление γ-излучения происходит по следующим причинам: когерентное рассеяние, фотоэффект, эффект комптона). В рез-те всех этих процессов происх-т, в осн-м создание свободных электронов и ионов, поэтому общее название ядерных излучений – ионизирующие излучения.

Гамма-кванты отличаются самой высокой проникающей способностью. в тканях орг-маγ-излучение проникает на большую глубину или проходит через тело. Первичная ионизирующая способность γ-квантов невелика и составляет всего несколько пар на 1 см. однако полный ионизирующий эффект с учетом вторичных электронов, возникающих в рез-те фотоэффекта и Комптон-эффекта, может быть весьма значителен.

Детекторы ионизирующих излучений регистрируют α-,β-и γ-излучения. Применяются след.приборы:

Следовые детекторы: камера Вильсона и диффузионная камера, в кот-х α-и β-частицы оставляют следы благодаря конденсации пересыщенного водяного пара; пузырьковая и искровая камеры, ядерные эмульсии.

Ионизационные камеры: у них в пространстве м/у двумя электродами, заполненном инертным газом, создается элект. поле.попадающие в камеру частицы и излучения вызывают появление носителей заряда; ток насыщения хар-ет интенсивность ионизирующего излучения.

Сцинтилляционные счетчики: в них излучение возбуждает вспышки света люминесценции (сцинтилляция)

Газоразрядные счетчики: в них ионизация вызывает кратковременный разряд. Эти разряды можно усилить и зарегистрировать.

Авторадиография – метод распределения ионизирующего излучения в органах. В этом методе наисследований объект наносится слой чувствительной фотоэмульсии. Содержащиеся в объекте радионуклеиды оставляют след в соответствующем месте эмульсии, как бы фотографируя себя.