Пробеги альфа-частиц в воздухе, биологической ткани и алюминии

Энергия альфа частиц Еα, МэВ	Воздух, см	Биологическая ткань, мкм	Алюминий, мкм
4,0	2,5	31	16
4,5	3,0	37	20
5,0	3,5	43	23
6,0	4,6	56	30
7,0	5,9	72	38
8,0	7,4	91	48
9,0	8,9	110	58
10	10,6	130	69

Н е й т р о н н о е и з л у ч е н и е

Нейтроны взаимодействуют только с ядрами атомов. Облучая ядра атомов вещества нейтронами их энергия расходуется на: упругое рассеяние, неупругое поглощение ядрами вещества, деление тяжелых ядер. В результате неупругого рассеяния нейтроны передают ядрам часть своей энергии и изменяют направление своего движения. Ядра атомов, получив дополнительную энергию вылетают из атомов, и проходя через вещество производят его ионизацию. Чем меньше масса ядер среды, через которую проходят нейтроны, тем большую долю энергии они теряют в процессе упругого рассеяния. Поэтому в качестве замедлителей нейтронов лучше всего использовать водородосодержащие или легкие вещества - воду, углерод, парафин. В процессе упругого рассеяния энергия нейтрона уменьшается до теплового движения молекул и атомов среды.

В результате неупругого взаимодействия нейтрон поглощается ядром, при этом ядром испускаются различные частицы, гамма-кванты. При опреде­ленной энергии нейтрона возможно деление тяжелых ядер на две примерно равные части, при этом из ядра выбрасывается несколько нейтронов и если масса вещества больше критической будет цепная реакция деления атомного взрыва.

В зависимости от энергии нейтронов преобладают те или иные виды взаимодействия: при энергии менее 0,025 эВ - холодные нейтроны, при энергии 0,025 - 0,05 эВ - тепловые нейтроны. В поглощающей среде обычно наблюдается реакция захвата тепловых и холодных нейтронов; при энергии 0,05 - 0,5 кэВ - промежуточные нейтроны, при этом наблюдается упругое рассеяние; при энергии 0,2 - 20 МэВ - быстрые нейтроны. Они характеризуются как упругим, так и неупругим рассеянием; при энергии 20 - 300 МэВ - сверхбыстрые нейтроны, которые отличаются ядерными реакциями.

Таким образом, нейтронный поток обладает способностью косвенной ионизации вещества при определенных значениях энергии, а проникающая способность подчиняется экспоненсиальному закону.

Сравнительная характеристика способности проникновения различных видов излучений через различные вещества поясняется рис.1.12.

Бумага Орг. стекло Свинец Бетон

Альфа- излучение

Бета-излучение

Гамма и рентгеновские лучи

Нейтроны

Рис.1.12. Проникающая способность разных видов ионизирующего излучения

Примечание. Проникающая способность излучений зависит от толщины преграды. На рис.1.12. необходимо учитывать последовательность преград.

Воздействие радиоактивных излучений на физические свойства некоторых материалов

Физические свойства многих твердых тел изменяются под воздействием ионизирующих излучений. Общим для всех твердых тел является то, что их параметры и свойства при облучении определяются, как правило, возникающими дефектами в структуре. В результате образования радиационных дефектов изменяются структурные, механические и электронные свойства твердых тел. Степень воздействия ионизирующих излучений на твердые тела, особенно на полупроводники, зависят с одной стороны от структуры решетки, типа и концентрации примесей, а с другой стороны - она определяется условиями облучения, а именно: видом излучений, их энергий, плотностью потока частиц и гамма-квантов, временем облучения, температурой твердого тела. Особенно опасными являются нейтронный поток и гамма-кванты, обладающие высокой проникающей способностью. Параметры излучений, при которых происходят структурные изменения представлены в таблице 1.4.

Полупроводники изменяют свои свойства при облучении и становятся непригодными для использования, как в интегральных схемах, так и в отдельных приборах.

Таблица 1.4.