Сравнительная характеристика ионизирующих излучений
|
Ионизирующая |
|
Проникающая |
|
Вид |
способность |
Характер |
способность |
Скорость |
излучения |
(ЛПИ) |
ионизации |
воздух биологи |
|
(к-во пар ионов |
|
|||
|
на 1 см пробега |
|
ческая |
|
|
в воздухе |
|
ткань |
|
Корпускулярное излучение
42 He
( )
(e-, e+)
n
(нейтрон)
25 – 60 тыс. |
непосред |
2,5 – 8,6 |
70 -110 |
14000 – |
пар ионов/см |
ственно |
см, |
мкм |
22500 |
макс. |
||||
|
|
11,5 см |
|
км/с |
100 – 300 |
непосред |
2 – 5 м, |
55,4 мм |
250000 – |
пар ионов/см |
ственно |
макс. |
|
270000 |
|
|
44 м |
|
км/с |
___ |
косвенно |
до столкновения |
скорость |
|
|
|
|||
света
фотонное 
(квант)
21
При взаимодействии гамма-квантов с веществом наибольшую вероятность имеют процессы:
1)фотоэффект, Е = 0,001 – 0,2 МэВ;
2)комптоновское рассеяние, преимущественно при Е =
0,2– 1,0 МэВ;
3)образование пары электрон-позитрон, при Е ≥1,022
МэВ.
В первых двух процессах фотоны взаимодействуют с
электронами атомов, а в третьем – с ядрами.
1) Фотоэлектрический эффект (фотоэффект) – это процесс взаимодействия -кванта с атомным
(связанным) электроном. При этом вся энергия первичного фотона полностью поглощается атомом вещества и из него выбивается электрон ( фотоэлектрон) из К-оболочки. 22
Фотоэффект чаще происходит при малых значениях энергии гамма-квантов (10-140 кэВ) и резко уменьшается с ее увеличением. Примерно на 80% электроны выбиваются из К- оболочки.
23
2)Комптон-эффект, или комптоновское рассеивание.
Врезультате упругого столкновения с внешним электроном фотон передает ему часть своей энергии (электрон отдачи) и отклоняется от первоначального направления на угол , а оставшаяся часть энергии передается вторичному (рассеянному) фотону. Угол может изменяться 0 , а выбитый электрон отдачи отклоняется на /2.
24
Этот процесс наиболее характерен для-квантов, энергия которых значительно
превышает энергию связи электронов в атоме , поэтому рассеяние происходит только на внешних (валентных) или свободных электронах. Энергия -квантов
от 0,2 до 1 МэВ.
25
3) Образование электронно-позитронной пары - процесс взаимодействия фотонов с веществом, при котором энергия фотона в поле ядра или атомного электрона переходит в энергию массы покоя электрона и позитрона, т.е. -квант
прекратит свое существование и превратиться в две частицы: электрон и позитрон .
Суммарная энергия электрона и позитрона составляет 1,022 МэВ. При образовании пары в поле атомного ядра энергетический порог равен Е ~ 2meс2 = 1,022 МэВ.
26
При энергиях фотона значительно больше 1 МэВ, происходят процессы образования пар в
кулоновском поле электрона. Пороговая энергия фотонов здесь должна быть не менее
4meс2 .
е– электрон
-квант
-квант
позитрон е+ электрон е– -квант
27
Столкновение позитрона с электроном может привести к аннигиляции частиц, т.е. частицы исчезают и их энергия переходит в энергию двух вторичных фотонов с равными энергиями
Е = meс2, которые разлетаются в противополож-
ные стороны под углом примерно .
Для однородной окружающей среды ослабление узкога пучка фотонов происходит по
экспоненциальному закону Бугера (закон |
|
ослабления излучения): |
|
І = І0 ехр ( x), |
( 1 ) |
где І0 – начальная интенсивность пучка; |
|
І – интенсивность пучка фотонов после прохождения слоя вещества толщиной х;– линейный коэффициент ослабления фотонов28
(см 1 или в м 1).
Величина 1/ равна средней длине свободнога
пробега фотона в веществе. При толщине слоя вещества х, равной 1/ , интенивнсть пучка фотонов уменшится в е раз (е = 2,73). После
преобразований закона Бугера (1) введем массовую толщина d = ·х (кг/м2). Для этога
показатель степени умножим и разделим на плотность поглотителя :
І = І0 ехр ( х/ ). Величина m = / называется массовым
коэффи-циентом ослабления, измеряемый в см2/г или м2/кг.
Для массовых величин закон Бугера будет:
I = І0 ехр ( md). |
29 |
Сравнительная характеристика ионизирующих излучений
Вид
излучения
24 He |
|
Корпускулярное излучение |
) |
( |
(e-, e+)
n
(нейтрон)
фотонное (квант)
Ионизирующая |
|
Проникающая |
|
|
способность |
Характер |
способность |
Скорость |
|
(ЛПИ) |
||||
ионизации |
|
|
||
(к-во пар ионов |
воздух биологи |
|
||
на 1 см пробега |
|
ческая |
|
|
в воздухе или |
|
|
||
|
ткань |
|
||
орг. ткани) |
|
|
||
|
|
|
25 – 60 тыс. |
непосред |
2,5-8,6 |
70 -110 |
пар ионов/см |
ственно |
см, макс. |
мкм |
|
|
11,5см |
|
100 – 300 |
непосред |
2 – 5 м, |
максим. |
пар ионов/см |
ственно |
макс. - |
55,4 мм |
|
|
до столкновения |
|
___ |
косвенно |
до 300 м |
до 1 см |
2 – 3 |
косвенно |
сотни м |
десятки |
пары ионов/см |
|
|
см |
14 000 –
22 500 км/с
250 000 –
270 000 км/с
скорость
света
скорость
света
30