Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер или элементарных частиц.

Изучение законов радиоактивного излучения

Цель работы: экспериментально исследовать проникающую способность радиоактивного излучения и его ослабление различными веществами.

Литература

1. [1], главы 32, 33.

2. [2], т.2, главы 23-25.

3. [3], стр. 231-245.

4. Белов А.Д., Киршин В.А. Радиобиология.-М.:Колос, 1981.-255 с., глава IV.

Вопросы входного контроля

1. Что такое радиоактивность?

2. Какие существуют виды бета-распада? Какова их природа?

3. Основной закон радиоактивного распада. Характеристики радиоактивного препарата.

4. Чем объясняется ослабление бета-излучения при прохождении через вещество?

5. Охарактеризовать способность вещества поглощать ионизирующее излучение.

6. Методы регистрации ионизирующего излучения.

Введение

Краткие теоретические сведения

Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер или элементарных частиц.

Различают три типа радиоактивного распада: альфа-, бета- и гамма-распад.

a-распад состоит в самопроизвольном превращении ядра радиоактивного элемента с испусканием ядра атома гелия – альфа-частицы.

b-распад заключается во взаимных внутриядерных превращениях нейтрона и протона. Выделяют три вида таких превращений:

1. электронный b-распад с выделением антинейтрино;

2. позитронный b-распад с выделением нейтрино;

3. электронный Е-захват или взаимодействие электрона и протона с образованием нейтрона.

Альфа- и бета-распад сопровождается гамма-излучением - выделением фотонов электромагнитной энергии.

Схемы альфа-, бета- и гамма-распада с учетом правила смещения записывают в виде:

где X и Y – символы соответственно материнского и дочернего ядер.

Радиоактивный распад – это статистическое явление. Невозможно предсказать, когда распадется то или иное ядро, но для большой совокупности нестабильных ядер существует статистический закон, который выражает зависимость числа нераспавшихся ядер от времени.

Основной закон радиоактивного распада:

или ,

где N – число не распавшихся ядер на момент времени t;

N₀ – первоначальное количество радиоактивных ядер;

Т – период полураспада, т.е. время распада половины ядер.

Характеристикой любого радиоактивного препарата является скорость его распада, называемая активностью (А):

, [A]=c^-1=Бк (Беккерель),

или

Заряженные частицы и гамма-фотоны, распространяясь в веществе, взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате чего изменяется состояние как вещества, так и самих частиц. Основную роль в потере энергии заряженной частицей играет ионизационное торможение, при котором происходит возбуждение и ионизация атомов вещества. Бета-частицы могут вызывать и другие процессы, так при торможении быстрых электронов возникает тормозное рентгеновское излучение. Ослабление потока заряженных радиоактивных частиц в веществе описывается экспоненциальным законом:

,

где Ф₀ – поток частиц, падающих на вещество;

Ф_L – поток частиц, прошедших через слой вещества толщиной L;

c - линейный коэффициент поглощения.

Так как длина свободного пробега электронов в веществе и их поглощение зависит от плотности вещества, то наряду с линейным коэффициентом характеристикой поглощающих свойств вещества является массовый коэффициент поглощения (m= ), который равен линейному коэффициенту поглощения, делённому на плотность вещества.

В качестве еще одной из характеристик поглощения бета-излучения веществом используют слой половинного поглощения, при прохождении через который интенсивность излучения уменьшается вдвое.