5.5 Вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельного решения

5.5.1 Вопросы

1. Чем отличаются процессы упругого и неупругого взаимодействия?

2. В каких формах может проявляться действие ядерного излучения на вещество?

3. Сравните ионизирующее действие α- и β-частиц и γ‑излучения.

4. Почему понятие пробега α- и β-частиц в веществе определяется по разному?

5. Как изменяется число α-частиц, β-частиц и γ-квантов при прохождении через слой поглотителя разной толщины? Приведите соответствующие кривые поглощения или ослабления.

6. Существует ли различие между понятиями «слой половинного ослабления» и «половина слоя поглощения»?

7. Почему целесообразнее пользоваться массовыми коэффициентами ослабления? В каких единицах в этом случае выражают толщину поглотителя?

8. Какие процессы приводят к потере энергии γ-квантами при прохождении их в веществе? Опишите эти процессы.

9. Какие виды излучения наиболее опасны: а) при внешнем и б) при внутреннем облучении?

10. Чем определяется выбор материала защитных экранов? Какие материалы используются для защиты от альфа -, бета-, гамма-излучения и нейтронов?

11. Перечислите основные методы определения максимальной энергии бета-частиц.

5.5.2 Задачи

1. Рассчитать отношение удельных ионизационных потерь для протонов с энергией 2 МэВ в углероде и свинце.

2. Определить удельные ионизационные потери и среднее число ионов на 1 см пробега в воздухе для α-частицы с энергией 10 МэВ. На образование одного иона в воздухе необходимо 33,85 эВ.

3. Рассчитать удельные ионизационные потери в алюминии электронов с энергией а) 1 МэВ, б) 100 МэВ, в) 1 ГэВ.

4. Рассчитать: а) пробег в см в алюминии электронов с энергиями 2 МэВ и 10 МэВ; б) толщину алюминиевой мишени, полностью поглощающей электроны с энергией 1 МэВ.

5. Оценить полные удельные потери энергии электронов с энергией 100 МэВ в алюминии и свинце.

6. Электрон с энергией 1 МэВ имеет в алюминии пробег 1,5 мм. Оценить его пробеги в воздухе, воде и свинце.

7. Показать, используя законы сохранения энергии и импульса, невозможность поглощения γ-кванта свободным электроном.

8. Эффективное сечение комптон-эффекта на атоме алюминия равно 2,73 барн при энергии γ-кванта 1 МэВ. Определить для γ‑квантов с энергией E = 1 МэВ сечения комптон-эффекта на атомах железа и свинца. Представить результат расчета в единицах бн (барнах) и в см².

9. При энергии γ-квантов E_γ = 4 МэВ эффективное сечение образования пар γ-квантом в поле ядра железа равно 0,55 бн. Оценить эффективные сечения образования пар в алюминии и свинце при той же энергии гамма-излучения.

10. При каком угле комптоновского рассеяния γ-кванта на покоящемся электроне электрон получает максимальную кинетическую энергию? Найти в этих условиях угол вылета рассеянного γ‑кванта по отношению к направлению первичного γ-кванта.

11. Показать невозможность образования пары электрон-позитрон гамма-квантом в вакууме, т.е. при отсутствии взаимодействия с другим квантом.

12. Минимальное значение эффективного сечения ослабления потока γ-квантов в свинце составляет около 14 бн. Оценить толщину свинца, необходимую для ослабления первичного пучка γ квантов в 10, 100 и 1000 раз.

13. Альфа-излучатель ²¹⁰Ро электролитически нанесен на толстую никелевую пластину. Найти толщину слоя полония, при которой добавление ²¹⁰Ро не приведет к увеличению числа α-частиц вылетающих с поверхности источника.