§ 2.1 Взаимодействие α частиц с веществом. Защита от α излучения.

, m=6,67*10^-27кг

α частица – ядро атома Hе.

Упругое взаимодействие α частиц с ядрами маловероятно.

Упругое взаимодействие – кинетическая энергия ядра постоянна.

При упругом взаимодействии α с электроном, α частица не отклоняется от своей траектории.

Часть кинетической энергии расходуется на кинетическую энергию электрона и внутреннюю энергию ядра.

Ионизационные потери энергии происходят в результате ионизации или возбуждения атомов.

E_α = 2..9 МэВ

E_α уменьшается – α частица замедляется, медленная α частица захватывает свободные электроны и становится He.

Если Е<= 100эВ, то электроны начинают ионизировать вблизи трека α частицы.

Если Е>100эВ, то ионизация происходит на большем расстоянии и образует свои треки.

Защита от α не представляет проблемы, так как пробег α в веществе очень мал.

Для воздуха <R>=0,318 E_α^3\2

[E_α] = МэВ, <R> = см.

Для упругих веществ:

[] = г\см³

А – массовое число

Rn – 222

E_α = 5,5МэВ, <R_α> = 4см

43 мкм

Толщина верхнего слоя кожи 70 мкм.

§ 2.2 Взаимодействие излучения с веществом. Защита от β излучения.

Так как m_β = m_e, то при столкновении как с ядром, так и с электроном, β частица отклоняется на значительные углы.

Потери β = ионизационные потери + РА потери.

E = Е_ион + Е_рад

Ионизационные потери из-за неупругих взаимодействий β с атомами и электронами, а значит происходит ионизация или возбуждение атома.

β излучает тормозное рентгеновское излучение.

Интенсивность тормозного рентгеновского излучения.

РА потери на 3-4 порядка меньше ионизационных потерь.

Защита от β излучения.

E_β = 0..E_max

Максимальный пробег β частицы <R_{β max}> - толщина слоя вещества, через который не пройдет ни одна β частица, испускаемая данным РН.

R_β = 450 Е_β – воздух

R_β = 0,25 Е_β - Al

Для большинства РН E_{β max} <= 2МэВ

R_β в воздухе примерно 10 м, в биологической ткани примерно 10 см.

Е_β = Е_α = 3,4 МэВ

	Воздух	Вода, мягкие ткани	Металл
α	2 см	10-2 мм	-----
β	15 м	1-2 см	1 мм

Лекция 4

Для защиты от внешних потоков β-излучения нужно использовать легкие материалы.

Наибольшую опасность β-излучение представляет для хрусталика глаза. Если энергия β-излучения > 3,5МэВ, для защиты глаз применяют очки из органического стекла.

§2.3 Взаимодействие γ-излучения с веществом.

Длина волны γ излучения меньше 10^-11м. γ-излучение, распространяясь, взаимодействует с атомами вещества, с ядрами атомов, и атомными электронами.

Если на вещество падает узкий параллельный пучек γ-излучения, то при прохождении через вещество, интенсивность этого излучения уменьшается по следующему закону:

– коэффициент линейного ослабления (зависит от природы γ вещества и энергии фотона)

μ=f(в-ва, Eф)

X_1\2 - толщина слоя половинного ослабления - толщина слоя вещества, пройдя через которое интенсивность γ излучения уменьшается в 2 раза.

Когда речь идет о защите от γ излучения, испускаемого РН, то рассматриваются 3 процесса взаимодействия γ излучения с веществом.

1. Фотоэффект – γ фотон поглощается атомом, энергия передается одному из атомных электронов, этот электрон либо удаляется из атома (ионизация), либо переходит в более высокое энергетическое состояние (возбуждение атома).

Испускается характеристическое рентгеновское излучение с линейчатым спектром.

2. Комптоновское рассеивание γ фотона (эффект Комптона) – упругое рассеяние γ фотона на свободных (или слабо связанных) электронах. Электроноотдача.

3. Образование электронно-позитронных пар.