На головну

Визначення об'ємної і питомої активності проб радіометром | Порядок роботи. | Визначення фону радіометром з блоком детектування БДКГ-ОЗП. | Визначення чутливості радіометра | Визначення об'ємної і питомої активності проб радіометром з блоком детектування БДКГ-ОЗП. | ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ядер АТОМІВ. | радіоактивність | Основний закон радіоактивного розпаду. активність | Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною | Величина ЛПЕ в кеВ / мкм залежить від щільності речовини. |

Різних видів випромінювань

  1. А) Морфофизиологические особливості-і поширення видів орхідних підродини СYPRIPEDOIDEAE LINDL. І. черевичка сьогодення на Уралі. Флористична зведення.
  2. Агглютіногени (AT) і аглютиніни (AT) системи ABO (хімічну будову, локалізація. Терміни появи в онтогенезі). АГ і AT різних груп крові.
  3. Активізація різних функцій
  4. Активні операції комерційних банків: поняття, значення, структура, характеристика видів.
  5. Алгоритм створення видів
  6. АЛКОГОЛЬ І ФУНКЦІЇ РІЗНИХ ОРГАНІВ І СИСТЕМ ОРГАНІЗМУ
  7. Аналіз видів невизначеності інформації, характерних для процесу управління складними системами
види випромінювання ОБЕ
 Рентгенівські і g-промені до 3 МеВ
 b-промені до 3МеВ
 a-промені
 Протони і дейтрони (0,5-10Мев)
 повільні нейтрони
 Швидкі нейтрони (до 20МеВ)
 Важкі прискорені іони

У таблиці представлені результати кількісних вимірів іонізуючої здатності a-частинок і глибини їх проникнення в тканини.

 Енергіяa-частинок, МеВ  ЛПЕ, кеВ / мкм  Довжина пробігу, МКМ  Число первинних іонів на 1 мкм шляху в тканини, пар іонів / мкм
 263,9  5,3  6207,0
 134,6  16,8  2031,0
 82,01  47,0  1109,0
 60,41  91,6  775,4
 55,71  108,4  706,4

Довжина пробігу, втрата енергії і число первинних іонів при проходженні a-частинок в тканинах щільністю 1г / см3.

Картинка, яка спостерігається при опроміненні тканин потоком b-частинок, відрізняється від розглянутої вище насамперед криволінійної траєкторією частинок в речовині. Це пов'язано з рівністю мас взаємодіючих частинок: в одиничному акті зіткнення з орбітальним електроном b-частинки втрачає велику кількість енергії і змінює початкове напрямку руху (малюнок).

 
 


Справжня і практична довжина пробігу електронів в речовині. Шлях від А до В - справжня довжина пробігу, L - практична довжина пробігу (проникнення).

Довжина пробігу b-частинок визначається їх енергією: при енергії 150 кеВ вони проникають в тканину на глибину 278 мкм, а дуже швидкі частинки з енергією 50 МеВ - на глибину до 19 см.

Величина ЛПЕ електронів і щільності розподілу, що генеруються ними іонів швидко убуває зі збільшенням швидкості частинок (таблиця).

 Енергія електронів, кеВ  Длінапробега, мкм  Потеряенергіі, кеВ / мкм  Число первинних іонів на 1 мкм / тканини, пар іонів / мкм
 0,1  0,003  33,23
 0,2  0,006  28,71  843,1
 0,8  0,038  14,17  285,3
 2,0  0,1595  7,680  127,8
 9,5  2,303  2,367  31,90
 22,5  10,51  1,233  15,06
 45,0  35,76  0,7255  8,452
 90,0  118,0  0,4462  4,986
 150,0  278,1  0,3278  3,567
 450,0  1508,5  0,2108  2,166

Довжина пробігу, втрата енергії і число первинних іонів, що викликаються електронами в тканини щільністю 1 г / см3.

Електронейтральні частки (нейтрони, рентгенівське і g-випромінювання), володіючи високу проникаючу здатність, заглиблюються в тканини на значні відстані. Вони формують більшість іонізації непрямим шляхом: фотони рентгенівського і g-випромінювання - за рахунок прискорених електронів, а нейтрони - за рахунок ядер віддачі. Ці заряджені частинки в основному і здійснюють перенесення енергії випромінювання речовини, викликаючи іонізації і збудження атомів.

М'які рентгенівські промені (до 100кеВ) поглинаються в поверхневих шарах тканини за рахунок фотоефекту. Довжина пробігу фотоелектронів не перевищує 2 мм, тому біологічно істотний ефект, пов'язаний з іонізацією атомів і молекул, виникає поблизу місця поглинання падаючого кванта.

Жорсткі рентгенівські і g-промені з енергією фотонів вище 300кеВ поглинаються в основному за рахунок ефекту Комптона. Максимум їх поглинання лежить на глибині декількох сантиметрів.

При опроміненні тканин нейтронами з енергією 14МеВ 25% поглиненої дози на глибині 15см створюють важкі ядра віддачі з ЛПЕ вище 50кеВ / мкм і 70% - протони віддачі (тобто прискорені ядра водню) з ЛПЕ = 16кеВ / мкм.

під лінійної щільністю іонізації i розуміють відношення числа dn іонів одного знака, утворених зарядженою іонізуючою частинкою на елементарному шляху dl, До цього шляху: i = dn /dl.

Лінійної гальмівної здатністю речовини S називають відношення енергії dЕ, втрачається зарядженою іонізуючою частинкою при проходженні елементарного шляху dl в речовині, до довжини цього шляху: S = dE/ dl.

Середнім лінійним пробігом зарядженої іонізуючої частинки R є середнє значення відстані між початком і кінцем пробігу зарядженої іонізуючої частинки в даній речовині.

Графік залежності лінійної щільності іонізації від шляху х, прохідного
 a-часткою в середовищі (повітря), показаний на рис. 27.3. У міру просування частки в середовищі зменшуються її енергія і швидкість, лінійна щільність іонізації при цьому зростає і тільки при завершенні пробігу частинки різко зменшується. зростання i обумовлено тим, що при меншій швидкості
 a-частинка більше часу проводить поблизу атома і, таким чином, зростає ймовірність іонізації атома. Як видно з малюнка, лінійна щільність іонізації a-частинок природно-радіоактивних ізотопів в повітрі при нормальному тиску становить i = (2 ? 8) - 106 пар іонів / м.

Так як для іонізації молекул, що входять до складу повітря, потрібна енергія близько 34 еВ, то значення лінійної гальмівної здатності речовини (повітря) S лежать в інтервалі 70-270 МеВ / м.

Середній лінійний пробіг a-частинки залежить від її енергії і від щільності речовини. В повітрі він дорівнює кільком сантиметрам, в рідинах і в живому орга
 низме - 10-100 мкм. Після того як швидкість a-частинки зменшується до швидкості молекулярно-теплового руху, вона, захопивши два електрона в речовині, перетворюється в атом гелію.

Іонізація і збудження є первинними процесами. Вторинними процесами можуть бути збільшення швидкості молекулярно-теплового руху частинок речовини, характеристичне рентгенівське випромінювання, радіолюмінесценція, хімічні процеси.

Взаємодія a-частинок з ядрами - значно більш рідкісний процес, ніж іонізація. При цьому можливі ядерні реакції, а також розсіювання a-частинок.

Бета-випромінювання, так само як і a-випромінювання, викликає іонізацію речовини. У повітрі лінійна щільність іонізації b-частинками може бути обчислена за формулою

i = k (c /u)2,

де k » 4600 пар іонів / м, с - Швидкість світла, a u - Швидкість b-частинок.

Крім іонізації і збудження b-частинки можуть викликати і інші процеси. Так, наприклад, при гальмуванні електронів виникає гальмівне рентгенівське випромінювання. Бета-частинки розсіюються на електронах речовини, і їх шляху сильно викривляються в ньому. Якщо електрон рухається в середовищі зі швидкістю, що перевищує фазову швидкість поширення світла в цьому середовищі, то виникає характерне черепковское випромінювання (випромінювання Черепкова-Вавилова).

 При попаданні b+частинки (позитрона) в речовину з великою ймовірністю відбувається така взаємодія її з електроном, в результаті якого пара електрон - позитрон перетворюється в два g-фотона. Цей процес, схема якого показана на рис. 27.4, називають анігіляцією. Енергія кожного g-фотона, що виникає при анігіляції, виявляється не менше енергії спокою електрона або позитрона, т. Е. Не менше 0,51 МеВ.

Незважаючи на різноманітність процесів, що призводять до ослаблення випромінювання, можна наближено вважати, що інтенсивність його змінюється за експоненціальним законом, подібного (26.8). В якості однієї з характеристик поглинання b-випромінювання речовиною використовують шар половинного ослаблення, при проходженні через який інтенсивність b-частинок зменшується вдвічі.

Можна вважати, що в тканини організму b-частинки проникають на глибину 10-15 мм. Захистом від b-випромінювання служать тонкі алюмінієві, плексигласові і інші екрани. Так, наприклад, шар алюмінію товщиною 0,4 мм або води завтовшки 1,1 мм зменшує вдвічі
 b-випромінювання від фосфору .

При попаданні g-випромінювання в речовину поряд з процесами, характерними для рентгенівського випромінювання (когерентне розсіювання, ефект Комптона, фотоефект, див. § 26.3), виникають і такі явища, які неспецифічні для взаємодії рентгенівського випромінювання з речовиною. До цих процесів слід віднести освіту пари електрон - позитрон, що відбувається при енергії g-фотона, неменшою сумарної енергії спокою електрона і позитрона (1,02 МеВ), і Фотоядерні реакції, які виникають при взаємодії
 g-фотонів високих енергій з атомними ядрами. Для виникнення Фотоядерні реакції необхідно, щоб енергія g-фотона була не меншою енергії зв'язку, що припадає на нуклон.

В результаті різних процесів під дією g-випромінювання утворюються заряджені частинки; отже, g-випромінювання також є іонізуючим.

Ослаблення пучка g-випромінювання в речовині зазвичай описують експоненціальним законом (26.8). Лінійний (або масовий) коефіцієнт ослаблення можна уявити як суму відповідних коефіцієнтів ослаблення, що враховують три основні процеси взаємодії - фотоефект, Комптон-ефект і освіту електрон-позитронного пар:

m = mф + mнк + mп. (27.14)

Ці основні процеси взаємодії відбуваються з різною ймовірністю, яка залежить від енергії g-фотона (рис. 27.5; крива отримана для свинцю). Як видно з малюнка, при малих енергіях основну роль грає фотоефект, при середніх - Комптон-ефект і при енергіях, великих 10 МеВ, - процес утворення пари електрон - позитрон.

Експонентний закон ослаблення пучка g-фотонів виконується наближено, особливо при високих енергіях. Це обумовлено вторинними процесами, які виникають при взаємодії g-випромінювання з речовиною. Так, наприклад, електрони і позитрони володіють енергією, достатньою для утворення нових g-фотонів в результаті гальмування і анігіляції.

Потік нейтронів теж є іонізуючим випромінюванням, так як в результаті взаємодії нейтронів з ядрами атомів утворюються заряджені частинки і g-випромінювання. Проілюструємо це кількома прикладами:

- Ділення ядер при захопленні ними нейтронів: утворення радіоактивних осколків,
 g-випромінювання і заряджених частинок;

- Освіту a-частинок, наприклад:

- Освіту протонів, наприклад: .

Нейтрони, що викидаються при ядерних реакціях, мають початкову  ~ 3 · 109м / с і енергію 4 ? 5МеВ. У зв'язку з відсутністю заряду первинна іонізуюча здатність у них низька, проникаюча - висока.

Іонізуючий ефект від дії нейтронів на речовину є наслідком головним чином вторинних процесів. При зіткненні нейтронів з ядрами атомів можуть відбуватися пружне розсіяння, неупругое їх розсіювання і захоплення нейтрона ядром (радіаційний захоплення). При пружному розсіянні, особливо, з ядрами легких елементів, нейтрон передає ядру частину кін. ен. Ядро, зване в даному випадку ядром віддачі, за рахунок отриманої енергії виробляє вторинну іонізацію, яка завдяки наявності у ядра заряду може бути досить інтенсивним. Так як тканини організму містять багато водню, то швидкі нейтрони легко втрачають в них енергію і, утворюючи ядро ??віддачі (протони), викликають значну іонізацію.

При неупругом зіткненні ядро ??за рахунок отриманої від нейтрона енергії порушується і випускає один або кілька g-фотонів.

Якщо нейтрон поглинається ядром, то відбувається ядерна реакція, переважно - перетворення ядра в його радіоактивний ізотоп з подальшим бета-розпадом і випромінюванням g-фотоном.

При дії іонізуючого випромінювання може відбуватися також порушення структури молекули речовини (наприклад, радполіз Н2О).

Первинні процеси іонізації не викликають великих порушень в тканинах. При вторинних - відбувається розрив зв'язків всередині складних органічних молекул. Можливе утворення активних біохімічних продуктів. Все це призводить до променевої хвороби.

Для захисту від жорсткого рентгенівського і g-випромінювань застосовуються речовини з високим атомним номером і значною щільністю: чавун, сталь, свинець, баритовий цегла, свинцеве скло і т.д. Для захисту від нейтронів застосовуються речовини з невисоким атомним номером, переважно містять водень: вода, бетон і ін.

Захистом від a-випромінювань (протонів) може служити тонкий шар будь-якої речовини (одяг, щільний папір, целофан і т.п.). Небезпечні при попаданні на слизові оболонки дихального або травного шляхів. Для захисту від рентгенівського випромінювання може служити шар, наприклад, дерева, органічного скла, скла, будь-якого легкого металу товщиною ~ 1см



Чим вище значення ЛПЕ, тим більше енергії залишає частка на одиницю шляху, тим щільніше розподілені створювані його іони вздовж треку. | Методи отримання радіонуклідів.
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати