Ионизирующие излучения.

1.Физическая природа ионизирующих излучений и их

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ВЕЩЕСТВОМ.

Ионизирующие излучения применяют в машино- и приборостроении для автоматического контроля технологических операций и управления ими, определения износа деталей, качества сварных швов, структуры металла и т.п. Работа с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений представляет потенциальную угрозу здоровью и жизни людей, которые участвуют в их использовании.

РАДИОАКТИВНОСТЬ – способность некоторых химических элементов (урана, тория, радия, калифорния и др.) самопроизвольно распадаться и испускать невидимые излучения. Такие элементы называются радиоактивными.

Радиоактивные вещества распадаются со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада, т.е. временем, в течении которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановлен или ускорен каким-либо способом. Самопроизвольный распад радиоактивных ядер сопровождается ИОНИЗИРУЮЩИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ. Если поместить радий в свинцовую коробку с узкой щелью, то с помощью приборов можно определить, что через неё выходит пучок излучений, которые разделяются в магнитном поле.

Излучение, отклоняющееся в сторону отрицательного полюса, называется альфа излучение, положительного полюса – бета излучение; излучение, не отклоняющиеся магнитным полем, называется гамма излучением.

α- Излучение – поток положительно заряженных частиц (ядер атомов гелия), движущихся со скоростью около 20000 км/с, т.е. в з5000 раз быстрее, чем современные самолеты. Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обуславливает их низкую проникающую способность (8-10 см в воздухе и несколько десятков микрон в живой ткани) и высокую удельную ионизацию, составляющую в воздухе на 1 см пути несколько десятков тысяч пар ионов.

β- Излучения – поток отрицательно заряженных частиц (электронов). Их скорость (200 000-30 000 км/с) приближается к скорости света. Обладают значительно меньшей массой, чем альфа-частицы и при одинаковой с ними энергии имеют меньший заряд. Это обеспечивает более высокую проникающую способность (в воздухе до 18 метров, в живой ткани до 2,5 мм) и меньшую ионизирующую способность (несколько десятков пар на 1 см пробега).

γ- Излучение – поток представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение. По свойствам оно близко к рентгеновскому, но обладает значительно большей скоростью и энергией. Оно распространяется со скоростью света. Обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

Нейтроны – преобразуют свою энергию в упругих и неупругих взаимодействиях с ядрами атомов; при неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гамма-излучения. При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которым они взаимодействуют.

Рентгеновское излучение – возникает в среде, окружающей источник бета-излучений, в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов и т.п. и представляет совокупность тормозного и характеристического излучения. Тормозное излучение – это фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Характеристическое излучение – это фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома. Также как и гамма-излучение обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

ИОНИЗАЦИЯ – способность ионизирующего излучения, проходя через различные вещества, выбивать отдельные электроны из атомных оболочек. В результате атом, лишенный одного или нескольких электронов, превращается в положительно заряженный ион – происходит первичная ионизация. Выбитые при первичном взаимодействии электроны, обладающие определенной энергией, сами взаимодействуют со встречными атомами и также создают новые ионы – происходит вторичная ионизация. Электроны, потерявшие в результате многократных столкновений свою энергию, остаются свободными или присоединяются к какому-либо нейтральному атому, образуя отрицательно заряженные ионы. Число пар ионов, создаваемых ионизирующим излучением в веществе на единице пути пробега, называется УДЕЛЬНОЙ ИОНИЗАЦИЕЙ, а средняя энергия, затрачиваемая ионизирующим излучением на образование одной пары ионов, - СРЕДНЕЙ РАБОТОЙ ИОНИЗАЦИИ. Расстояние, пройденное называется ДЛИНОЙ ПРОБЕГА.