- •Лабораторный практикум
- •Краткая теория.
- •1. 1. Общие сведенья об атомах и атомных ядрах.
- •1.2. Явление радиоактивности. Виды радиоактивных
- •2.1. Природный радиационный фон и искусственные
- •Естественные радиоактивные элементы.
- •Cхемы радиоактивного распада ядер урана и тория
- •Искусственные источники радиации
- •Добыча полезных ископаемых.
- •Профессиональное облучение.
- •Тепловые электростанции
- •Искусственные радионуклиды.
- •Удобрения и строительные материалы.
- •Другие источники облучения.
- •3.1. Общая характеристика взаимодействия радиоактивных излучений с веществом.
- •3. 2. Основные дозиметрические понятия и величины Доза излучения
- •Мощности дозы излучения.
- •3.3. Основной закон радиоактивного распада. Период полураспада.
- •3.4. Активность и единицы ее измерения. Удельная, объемная и поверхностная активность.
- •4.1. Детекторы и их типы. Основные принципы детектирования ионизирующих излучений.
- •Назначение и классификация приборов радиационного контроля.
- •Экспериментальная часть.
- •Расчетная часть.
- •Результаты работы.
- •2.Включение и режимы работы
- •Результаты работы.
- •Вопросы для самоконтроля (ответы см. Пунктах 2.1;3.2).
- •Упражнение 3. Тема: Природный радиационный фон и методы его измерения.
- •Определение годовой эквивалентной дозы гамма-излучения дозиметром рксб - 104.
- •Измерения. Таблица измеренных величин.
- •Расчетная часть.
- •Результаты работы.
- •Вопросы для самоконтроля (ответы см. Пунктах 2.1;3.2).
- •Упражнение 4. Тема: Основы радиометрии бета-излучения.
- •Измерение удельной активности радионуклида цезий-137. Измерение. Таблица измеренных величин.
- •Расчетная часть.
- •Результаты работы.
- •Вопросы для самоконтроля (ответы см. Пунктах 1.2;3.1;3.3;3.4;4.1).
- •Упражнение 5. Основные методы и средства обнаружения и регистрации ионизирующих излучений.
- •Приборы и принадлежности.
- •Измерения
- •2.2.4. Выводы
- •Вопросы для самоконтроля (ответы см. Пунктах 1.1;1.2;3.1;4.1).
- •Упражнение 6.
- •3.Результаты работы.
- •4.1. Выводы
- •Вопросы для самоконтроля (ответы см. Пунктах 1.2;3.1;3.3;3.4;4.1).
3.1. Общая характеристика взаимодействия радиоактивных излучений с веществом.
Обладающие высокой кинетической энергией - и-частицы проникают в вещество, при прохождении через которое они расходуют свою энергию на ионизацию и возбуждение встречных атомов и молекул. Ионизация происходит в том случае, если энергия частицы больше энергии связи орбитального электрона с ядром. При этом электрон отрывается с оболочки, а атом превращается в положительно заряженный ион. Освободившийся электрон обладает энергией и может также ионизовать встречные атомы (вторичная ионизация) и при определенных условиях захватывается нейтральным атомом, который превращается в отрицательно заряженный ион (рис. 4). Таким образом, каждый акт ионизации сопровождается возникновением пары ионов противоположного знака.
Положительный ион
Отрицательный ион
Рис. 4
Прохождение частицы через вещество может вызывать также смещение электронов в атоме на более высокие энергетические уровни, что приводит к возбуждению атомов. Этот процесс может вызывать возникновение вторичного излучения (-излучения, рентгеновского, ультрафиолетового и даже видимого) при возвращении электрона в исходное состояние. В некоторых сложных молекулах при возбуждении образуются химически активные соединения- радикалы, вступающие в различные химические реакции.
По мере проникновения излучения в вещество кинетическая энергия - и-частиц уменьшается до энергии теплового движения и ионизация вещества прекращается. При этом- частица захватывает 2 электрона и превращается в атом гелия.-частица остается в свободном состоянии, а позитрон может соединяться со свободным, электроном, образуя при этом 2-кванта.
Испускаемые при радиоактивном распаде - частицы обладают скоростью 20 000км/с и движутся в веществе прямолинейно, вызывая при этом ионизацию всех атомов на своем пути. Масса -частиц в 7000 раз меньше массы-частиц, а скорость движения достигает 20 000км/с, поэтому -частицы испытывают многократное отклонение от первоначального направления движения и вызывают ионизацию только отдельных атомов.
Взаимодействие -излучения с веществом происходит совершенно по-иному. Принципиальным отличием -излучения является тот факт, что оно при прохождении через вещество никогда не поглощается, а только ослабляется по экспоненциальному закону.
При этом передача энергии -излучения осуществляется тремя основными путями: за счет фотоэффекта, эффекта Комптона и образования электрон-познтронных пар. Перечисленные процессы приводят к частичной или полной передаче энергии -излучения электронам, которые затем производят ионизацию вещества.
Наибольшую глубину проникновения излучения в вещество называют пробегом R.
Ионизирующая способность частицы оценивается средним числом пар ионов, образуемых на пути пробега R=1 см в воздухе. Чем выше кинетическая энергия частицы и ее заряд, тем выше ее ионизирующая способность. Чем выше ионизирующая способность частицы, тем быстрее она растрачивает свою энергию и, следовательно, тем меньше ее пробег в веществе.
Для -частиц ионизирующая способность составляет от 30 до 100 тыс. пар ионов на 1 см, пробег в воздухе до 10 см, в биоткани до 0,1 мм. Защитой от -излучения является тонкий слой любого вещества (одежда, бумага и т.д.).
Для -частиц ионизирующая способность – (20-300) пар ионов на 1 см, пробег в воздухе - от десятков см до 25 м, в биоткани - до 1 см. Защитой служит слой любого вещества толщиной –(1-2) см.
Для -излучения – (2-3) пары ионов на 1 см, высокая проникающая способность (несколько сот метров в воздухе), тело человека пронизывает насквозь. Защитой от -излучений могут служить толстые слои бетона, земли, воды или слой свинца толщиной несколько см.