17_Dozimetria

Ионизирующее излучение

Ионизация – это процесс превращения атома молекулы в ион при соударении ē или присоединении ē к атому.

Факторы:

-в процессе растворения (диссоциации)

-под действием фотонов

-при высокой температуре

-при столкновении частиц с ē

Условие ионизации: E_частиц ≥ Е _{ионизации атома}

Энергия ионизации зависит от заряда ядра и удаленности ē от ядра.

Чем меньше заряд и больше удаленность, тем энергия будет меньше.

Ионизирующее излучение – поток частиц и квантов, прохождение которых ч/з вещество приводит к ионизации его атомов и молекул (появлению ионов).

Относят: потоки ē; нейтронов, α-частиц, позитронов.

Коротковолновое УФ и высокоинтенсивное видимое (лазерное) излучения, являются ионизирующими.

Характеристики ионизирующего излучения:

Характер взаимодействия ионизирующего излучения с веществом зависит как от свойств излучения, так и от свойств вещества.

Ионизирующая способность – способность излучения ионизировать вещество

Проникающая способность – способность излучения проникать в вещество на некоторую глубину

Тормозная способность – способность излучения передавать свою энергию частицам вещества

Оценить степень взаимодействия с веществом, можно с помощью:

-ионизирующую способность, с помощью линейной плотности ионизации (i) – физическая величина равная числу пар ионов на единицу пути в веществе:

[i] = [число пар/см]

-линейная тормозящая способность (S) - передача энергии

S = dW/dl

[S] = [эВ/см]

Зависит от плотности и атомного номера вещества; энергии и заряда ионизирующего излучения.

Когда энергия излучения меньше энергии ионизации – ионизация прекращается.

-средний линейный пробег – среднее расстояние, на которое излучение проникает в данное вещество.

Пробег – max расстояние, на которое излучение проникает в данное вещество.

Зависит от:

-их заряда; массы; начальной энергии; свойств среды.

Чем больше Z и больше плотность, тем больше число взаимодействий на 1 пути м/у ионизирующей частицей и частицей вещества, тем на меньшее расстояние она проникает в вещество.

Чем эффективнее взаимодействие излучения с веществом, тем быстрее оно теряет свою энергию.

Ионизирующая способность растет с увеличением Z, согласно закону Кулона (чем больше Z, тем больше способность частицы ионизировать вещество).

Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом

ИИ взаимодействует с ē и ядрами вещества, они приводят к упругому рассеянию частиц и квантов (без потерь W_кин) – когерентное рассеивание для квантов и к неупругому взаимодействию (с потерями W_кин); это сопровождается возбуждением и ионизацией атомов: возбуждение ядерных реакций, радиационным повреждениям – нарушениям структуры вещества.

α-излучение

⁴₂d. С большой Е и m, ионизация движется с υ=2*10⁴ м/с. Эффект взаимодействия с ē вещества. Практически не меняет направления движения в веществе. Притягивает ē атомов вещества к себе; силы взаимодействия – силы Кулона; атом превращается в ион; частицы превращаются в ион атома He; заряд понижается.

Благодаря низкой скорости в веществе и большому электрическому заряду α-частицы образуют самое большое количество ионов на единицу пути в веществе, но проникающая способность самая низкая.

β-излучение

υ = υ скорости света

-ē м/т присоединиться к атому, превращаясь в ион

-выбить ē из атома, превращает атом в положительный ион

-при взаимодействии позитрона с ē они дают начало 2 разным атомам; реакция электронно-позитронной пары

-распределяется вблизи ядра. Быстродвижущиеся заряженные частицы испытывают торможение в его электронном поле. Торможение сопровождается испусканием квантов тормозного рентгеновского излучения (вторичное рентгеновское излучение). Медленнее теряют свою энергию, проникающая способность больше, чем у α-излучения.

Упругое рассеивание приводит к рассеиванию излучения.

γ-излучение

положительное рентгеновское и коротковолновое УФ.

Фотоны не имеют заряда.

Процессы, в которых ионизированные частицы получают энергию от фотонов – фотоионизация. Если атом не в возбужденном состоянии, то энергия ионизации не меньше энергии ионизации. Данному условию удовлетворяют лишь фотоны коротковолнового УФ, рентгеновского и γ-излучения.

Фотоионизацию м/о наблюдать и при меньшей энергии фотонов, за счет многофотонной ионизации.

mhν ≥ E_{ионизации атома}

p  ⁰_-1e+ ⁰₊₁у – реакция образования электронно-позитронной пары.

2