ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.10.2024
Просмотров: 71
Скачиваний: 0
а-частиц (Л£«) и энергии |
у-квантов |
(Ev) в |
у-спектре для ThC и |
|||||
RaAc (в мэв): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а-~и 7-лучн The |
|
|
|
|
Д £ а |
0,0407 |
0,292 |
0,294 |
0,322 |
0,437 |
0,458 |
0,478 |
0,627 |
Еу |
0,0400 |
0,287 |
0,298 |
"07327 |
0,432 |
0,451 |
0,471 |
0,617 |
|
|
|
а- и V-лучн RaAc1, |
|
|
|
||
АЕа |
0,0336 |
0,041 , |
0,060 |
0,100 |
0,191 |
0,275 |
0,295 |
0,309 |
Еу |
0,0315 |
0,0437 |
0,0614 |
0,101 |
0,195 |
0,282 |
0,300 |
0,300 |
Как и всякое электромагнитное излучение, -у-лучц испускают ся и распространяются в виде отдельных квантов, прямолинейно, со скоростью света. Их энергия выражается произведением hv, где h — постоянная Планка, v — частота соответствующего колеба ния, обратно пропорциональная длине волны: v = — , где с — скорость света, X — длина волны.
е |
(фотоэлектрон) |
|
|
Падающий фото/? |
Атом |
||
|
|||
50\ |
е' [КомптаноЬскии элехтрон)уг |
||
|
|
Дтомный |
^ \ Ш |
|
М |
электрон |
|
|
|
1 |
|
Падающий фотон
|
|
|
|
Атомное |
е* |
|
|
|
|
|
ядро |
' |
|
|
|
|
Падающий |
фотон |
/-^ |
|
0.5 • 10 |
1.5 2Р |
2.5 мэб |
Пара |
электро-'' |
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 8. Спектр гамма-излучения |
продуктов |
Рис. 9. Взаимодействие |
гамма-излу- |
|||
распада |
радия |
|
чения |
с веществом |
|
|
Энергетический спектр у-излучения является характерной осо бенностью каждого изотопа, так же как спектры а- и (3-излучений.
Энергия у-квантов, испускаемых естественными радиоактив ными изотопами, находится в пределах от С,05 до 3 мэв. Между
27
длиной волны у-квантов Я и энергией Е существует зависимость
1238 |
• 10~1 3 |
см, по которой легко вычислить |
длину ВОЛ1- |
у-кванта |
данной |
энергии, например для £ = 1,0 |
жэе %= 1238Х |
X I 0~13 сл. |
|
|
|
Отсюда мы видим, что длина волны •у-излучений радиоактив ных элементов гораздо больше размеров атомного ядра или элек трона, которые составляют около Ю - 1 3 — Ю - 1 2 см. В качестве при мера на рис. 8 показан спектральный состав •у-излучения продук тов распада Ra.
В некоторых случаях при радиоактивных превращениях возни
кает характеристическое |
рентгеновское |
|
излучение, |
например |
при |
|||||||||||
0.7 |
|
|
|
|
|
|
конверсии |
у-квантов с |
выры |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ванием |
электронов |
из |
внут |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
0,6 |
- |
|
|
|
|
|
ренних |
оболочек, при |
распаде |
|||||||
4 0.5 - |
|
|
|
|
|
с захватом |
электрона |
(Е-за-^ |
||||||||
|
|
\ |
' |
* |
|
|
хват) |
и |
вообще |
во |
всех |
слу |
||||
% 0,3 |
|
|
|
|
|
чаях, |
|
когда |
радиоактивное |
|||||||
|
|
|
|
|
превращение |
сопровождается |
||||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
0.2 |
|
|
|
|
|
|
нарушением |
внутренних |
элек |
|||||||
0.1 |
|
|
|
|
|
|
тронных |
оболочек |
атома. |
|
||||||
" |
/ |
2 J |
4 5 в |
7 8 |
9 |
10 11 1213 |
с |
Взаимодействие -у-квантов |
||||||||
|
|
|
Энергия,мэв |
|
|
веществом |
значительно |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
сложнее, |
чем в |
случае |
заря |
||||||
Рис. |
10. |
Коэффициенты |
поглощения |
женных |
частиц. |
Так |
же |
как |
||||||||
и рассеяния гамма-излучения в свин |
и при прохождении |
а- |
и |
|3-ча- |
||||||||||||
|
|
|
це |
|
|
|
стиц |
через |
вещество, |
-у-кван- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ты |
взаимодействуют |
преиму |
|||||||
щественно с электронными оболочками |
(рис. 9). |
|
|
|
|
|
||||||||||
Основные |
процессы, |
которые |
происходят |
|
при |
прохождении |
||||||||||
•у-квантов, |
следующие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
A. |
Падающий |
квант |
с энергией hv |
полностью передает энер |
||||||||||||
гию фотоэлектрону |
(фотоэффект). Этот |
процесс |
наблюдается |
при |
||||||||||||
прохождении -у-лучей малой энергии через вещество с большим массовым числом (например, свинец) и характеризуется коэф
фициентом поглощения т. |
|
|
|
Б. Падающий квант передает только часть |
энергии |
электро |
|
ну. При этом |
под некоторым углом происходит |
рассеяние |
кванта |
с уменьшенной |
энергией hv (комптоновское рассеяние). Рассеяние |
||
наблюдается при прохождении у-лучей более высокой энергии че рез вещества с малым массовым числом (воздух, вода, силикатные породы) и характеризуется коэффициентом а.
B. Если энергия падающего кванта выше определенного зна
чения (1,02 |
мэв), то |
возможно совместное образование |
электро |
||
на и позитрона (образование |
пар). Этот процесс |
наблюдается при |
|||
прохождении |
у-лучей |
через |
тяжелые вещества |
(свинец |
и др.) и |
учитывается коэффициентом %. При прохождении -у-лучей через вещества их интенсивность убывает по показательному закону:
28
где ц — линейный коэффициент ослабления, слагающийся |
из коэф |
фициентов поглощения и рассеяния (рис. 10): р , = т + © + х ; |
/о — пер |
воначальная интенсивность у-лучей; |
/ — интенсивность ослаблен |
ного излучения. |
|
При учете ослабления пучка у-лучей в слое вещества сущест |
|
венную роль может играть рассеянное |
излучение. |
В отличие от заряжённых частиц, имеющих в веществе огра ниченную дальность распространения (пробег), дальность действия у-излучения практически определяется интенсивностью первичного пучка и чувствительностью аппаратуры. Так, толщина защитного слоя при работе с у-излучением зависит от его интенсивности.
Действие у-излучения определяется в основном вторичными электронами, возникающими в процессе вторичного поглощения и рассеяния, так как действие вторичных электронов в несколько раз превышает действие самого у-кванта. При умеренной толщине поглощающего слоя большая часть у-квантов проходит через него, не испытывая взаимодействия.
§ 5. ЕДИНИЦЫ РАДИОАКТИВНОСТИ
Количество долгоживущих радиоактивных изотопов измеряет ся в единицах массы (в граммах, миллиграммах и т. д.).
Универсальная единица для измерения радиоактивных изото пов — кюри. Кюри — такая активность любого радиоактивного изо топа, в котором в одну секунду распадается 3,7- Ю1 0 атомных ядер. Это число распадов близко к числу распадов в секунду, происхо дящих в 1 г радия. Обозначается кюри, иногда С.
Производные единицы кюри:
пикокюри |
|
—1 1 0 м 3 |
кюри, |
|
нанокюри |
|
—1 |
10~в |
кюри, |
микрокюри |
(мккюри) |
—1 |
10~в |
кюри, |
милликюри (мкюри) |
—1 |
10~* |
кюри, |
|
< килокюри |
(ккюри) |
—1 103 |
кюри, |
|
мегакюри |
|
—1 10е |
кюри, |
|
гигакюри |
|
—1 109 |
кюри, |
|
теракюри |
|
—1 10й |
кюри. |
|
Концентрация любого радиоактивного изотопа в веществе вы ражается в единицах кюри или ее производных на единицу объема
или |
массы |
(кюри/л, кюри/кг, |
кюри/м3 |
и т. д.). |
|
|
|
Концентрация радона в воде или воздухе выражается в эма- |
|||||
нах: |
1 эман |
соответствует 1-Ш"1 0 |
кюри)л. |
|
||
|
Массы, |
соответствующие |
1 кюри |
радиоактивного |
изотопа, об |
|
ратно пропорциональны скорости |
его |
распада (табл. |
1). |
|||
29
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
Вес I |
кюри |
некоторых |
естественных радиоактивных изотопов |
||||||
Изотоп |
Вес 1 |
к:ори |
|
Изотоп |
|
Вес 1 кюри |
|||
232T h |
|
9 m] |
ив Th (RaTh) |
|
.1,2 jwa |
||||
238TJ |
|
3 m |
|
a MRa (ThX) |
|
6,2 л(/сз |
|||
286Ц |
|
465 кг |
aop0 |
|
|
0,22 мг |
|||
a 3 l ) Th (Io) |
|
53 г |
|
« к |
|
|
|
146 кг |
|
23ipa |
|
22 г |
|
К (природная смесь) |
1230 т |
||||
22eRa |
|
1 г |
|
«Rb |
|
|
14,9 m |
||
2 27Ac |
|
13,6 мг |
Rb |
(природная смесь) |
53,5 m |
||||
2 1 0 Rb (RaD) |
18,8 |
т |
"*Sm |
|
|
273 от |
|||
2 2 8 R a (MsThI) |
4,25 |
мг |
Sm |
(природная |
смесь) |
1820 от |
|||
Переход от активности вещества / |
(расп/сек) |
к его количеству |
|||||||
Q (г) выполняется по формуле |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
% • 6,02 • 10а з ' |
|
|
|
||
где Я — константа |
распада |
изотопа, |
сек - 1 ; |
Л — атомный вес изо |
|||||
топа; 6,02-1023 — число Авогадро. |
|
|
|
|
|
||||
Абсолютная |
единица |
ионизирующего |
излучения — рентген. |
||||||
Рентген (р) |
— единица дозы |
рентгеновского |
или у-излучения, при |
||||||
поглощении |
которой в 1 см3 |
воздуха при нормальных |
температуре |
||||||
и давлении образуется число ионов каждого знака, суммарный за ряд которых равен одной электростатической единице. Производ
ные рентгена: миллирентген (мр), равный 1-Ю- 3 |
р, и микрорент |
|
ген (мкр) — М О " 6 р. |
|
|
Интенсивность излучения выражается в единицах мощности |
||
дозы, т. е. дозы, получаемой в единицу времени |
(р/час, |
р/сек). |
Естественные уровни радиации выражаются в микрорентген-часах
(мкр/час).
Нередко у-активность выражают в миллиграмм-эквивалентах радия, для чего сравнивают у-пзлучение пробы с излучением ра диевого эталона. Миллиграмм-эквивалент радия (мг-экв Ra) — такая у-активность любого радиоактивного препарата, которая по интенсивности излучения равна 1 мг Ra в равновесии с продук тами распада. Миллиграмм-эквивалент не является строго опреде
ленной величиной для препаратов, спектральный состав |
которых |
не совпадает со спектром у-излучения радия. |
|
Для перехода от миллиграмм-эквивалента радия к рентген- |
|
часам можно 'пользоваться следующим соотношением: |
точечный |
источник в 1 мг Ra, находящегося в равновесии с продуктами рас-
30