- •Ядерная физика
- •51.Состав и характеристика атомного ядра
- •52.Дефект массы и энергии связи ядер
- •53.Ядерные силы
- •54.Закон радиоактивного распада
- •55.Виды радиоактивного излучения
- •56.Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
- •57.Методы наблюдения и регистрации ионизирующих излучений
- •58.Поглощение и экспозиционная доза
- •59.Эквивалентная и эффективная эквивалентная дозы ионизирующих излучений
- •60. Естественные и искусственные источники излучения
- •61.Ядерные реакции
- •62.Цепная реакция деления
- •63.Ядерный реактор
- •64.Термоядерный синтез
- •65.Эффект Мессбауэра
- •66.Ядерный магнитный резонанс
- •67.Технические применения ионизирующих излучений
- •68.Трансурановые элементы
- •69.Ядерная астрофизика
- •70.Виды фундаментальных взаимодействий
- •71.Классификация элементарных частиц
- •72.Кварковая модель адронов
- •73.Элементы космогонии
- •74.Элементы космологии
- •75.Современные представления о физической картине мира
54.Закон радиоактивного распада
Радиоактивность – самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. Радиоактивность бывает искусственной и естественной.
- закон радиоактивного распада,где N0- количество радиоактивных ядер в нач. реакции, N- количество нераспавшихся ядер за единицу времени, λ- постоянная распада.
- период полураспада
Виды радиоактивного распада:
1)α-распад: поток ядер гелия . Распад протекает по схеме:
2)β-распад:
Электронный:
Позитронный:
Электронный захват:
Активность – число распадов за единицу времени.
Единицы измерения активности: беккерель (Бк) = 1распад в сек., кюри (Ки) = 1 распад в мин.
55.Виды радиоактивного излучения
α-распад. Правило смещения. Энергия α-частиц. Проникающая способность α-излучения.
Альфа лучи представляют собой поток гелия . Распад происходит по следующей схеме: . Энергии частиц, испускаемы веществом строго определёны.
Бета-частица (β-частица), заряженная частица, испускаемая в результате бета-распада. Поток бета-частиц называется бета-лучи или бета-излучение. Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β−), положительно заряженные — позитронами (β+). Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа; эта максимальная энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ до десятков МэВ.
Значительные дозы внешнего бета - излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета - активных радионуклидов, попавших внутрь организма.
β-распад:
Электронный:
Позитронный:
Электронный захват:
Нейтрино ( ) – нейтральная частица, масса которой стремится к 0.
Гамма-лучи имеют энергию выше 124 000 эВ и длину волны меньше 0,01 нм = 0,1 Å. Источники: космос, ядерные реакции, радиоактивный распад, синхротронное излучение. Прозрачность вещества для гамма-лучей, в отличие от видимого света, зависит не от химической формы и агрегатного состояния вещества, а в основном от заряда ядер, входящих в состав вещества, и от энергии гамма- квантов. Поэтому поглощающую способность слоя вещества для гамма- квантов в первом приближении можно охарактеризовать его поверхностной плотностью (в г/см²). Зеркал и линз для γ-лучей не существует. Резкой нижней границы для гамма-излучения не существует, однако обычно считается, что гамма- кванты излучаются ядром, а рентгеновские кванты — электронной оболочкой атома. Проникающая способность γ-излучения выше чем у рентгеновского. , где Х со звёздочкой- возбуждённое ядро, без – невозбуждённое ядро.
56.Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
Ионизация, создаваемая излучением в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.
Из-за того, что разные типы ионизирующего излучения обладают разной ЛПЭ, одной и той же поглощённой дозе соответствует разная биологическая эффективность излучения. Поэтому для описания воздействия излучения на живые организмы вводят понятия относительной биологической эффективности (коэффициента качества) излучения по отношению к излучению с низкой ЛПЭ (коэффициент качества фотонного и электронного излучения принимают за единицу) и эквивалентной дозы ионизирующего излучения, численно равной произведению поглощённой дозы на коэффициент качества.
После действия излучения на организм в зависимости от дозы могут возникнуть детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у человека составляет 1—2 Зв на всё тело. В отличие от детерминированных, стохастические эффекты не имеют чёткого дозового порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь частота проявления этих эффектов. Проявиться они могут как спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так и в последующих поколениях (мутации).
При прохождении -излучения через вещество происходит ослабление интенсивности пучка -квантов, что является результатом их взаимодействия с атомами вещества.
Фотоэффект. Если энергия -кванта больше энергии связи электрона оболочки атома, происходит фотоэффект. Это явление состоит в том, что фотон целиком поглощается атомом, а один из электронов атомной оболочки выбрасывается за пределы атома. Используя закон сохранения энергии, можно определить кинетическую энергию фотоэлектрона Eе: Eе = - Ii - En, где Ii - ионизационный потенциал оболочки атома, из которой выбивается электрон; En - энергия отдачи ядра, - энергия гамма-кванта. Величина энергии отдачи ядра обычно мала, поэтому ею можно пренебречь.
> 2mec2 + Eя, |
|
где первый член справа соответствует энергии покоя пары электрон- позитрон, а второй - энергия отдачи ядра.
При энергиях гамма-кванта выше ~0.1 МэВ в веществе с малыми значениями Z и выше ~1 МэВ в веществах с большим Z главным механизмом ослабления первичного пучка гамма-квантов становится некогерентное рассеяние фотонов на электронах вещества (эффект Комптона).