Основной механизм потерь энергии заряж. частицы(α иβ) при прохождении через вещество- ионизационное торможение. β –излучение, как и α- излучение вызывает ионизацию вещества. В воздухе линейная плотность ионизации β –частицами вычисляется: i= k(c/v)2, k~4600 пар ионов/м, с-скорость света, v- скорость β –частиц.
Процесс аннигиляции:
μ- линейный коэффициент ослабления(зависит о плотности вещества), состоит из когерентного рассеиванияμк,некогерентного μнк и фотоэффекта μф:
μ= μк+ μнк+μф
Этапы взаимодействия ионизирующих излучений с веществом
Ионизация и возбуждение- первичные процессы. Вторичные процессы- увеличение скорости молекулярно-теплового движения частиц вещества, характеристическое рентгеновское излучение, радиолюминесценция, хим. Процессы.
При взаимодействии α-частиц с ядрами(редкий процесс) возможны ядерные реакции, рассеяние α- частиц.
График зависимости линейной плотности ионизации от пути х, проходимого α-частицей в среде
По мере продвижения частицы в среде уменьшаются ее энергия и скорость, линейная плотность ионизации при этом возрастает, при завершении пробега частицы резко убывает. Причина возрастания i: при меньшей скорости α –частица больше времени проводит вблизи атома—возрастает вероятность ионизации атома.
53. Взаимодействие рентгеновского и γ-излучений с веществом. Характеристики фотоэффекта,
Комптоновского рассеяния и рождения пар. Коэффициент ослабления рентгеновского и γ-
излучений, зависимость от энергии излучения.
Взаимодействие рентгеновского и γ-излучения с веществом происходят посредством трех процессов: фотоэлектрического поглощения (фотоэффекта), рассеяния и эффекта образования пар.
Фотоэффект.
При фотоэффекте рентгеновский или гамма-квант передает всю энергию электрону атома. Если электрон получает энергию, большую, чем энергия связи его в атоме, то он(фотоэлектрон) вылетает из атома. При потере атомами фотоэлектонов освободившиеся места в электронных оболочках заполняются электронами с внешних оболочек.
Комптоновское рассеяние -взаимодействие кванта с электроном, при котором квант передает электрону не всю энергию, а только ее часть, отклоняясь при этом от своего первоначального направления в некоторый угол, а электрон, получивший некоторое количество энергии, начинает двигаться под углом к направлению движения рентгеновского или гамма-кванта.
Эффект образования пар.
При взаимодействии с атомами ядра кванты рентгеновского и гамма излучения достаточно высокой энергии (не менее 1,02 Мэв) вызывают одновременное появление электронов и позитронов. Процесс образования электронно-позитронных пар происходит в поле атомного ядра или поле электрона. Позитрон существует лишь очень короткий промежуток времени; вслед за образованием пары наблюдается явление аннигиляции - исчезновение позитрона и какого-либо электрона среды, сопровождаемое излучением двух квантов с энергией 0,51 Мэв.
При малых энергиях основную роль играет фотоэффект, при средних- Комптон-эффект, при энергиях> 10 МэВ- процесс образования пары электрон- позитрон.
Линейный коэффициент ослабления- сумма соответств. коэф. ослабления, учитывающих 3 процесса взаимодействия- фотоэффект, Комптон- эффект, образование электро-позитронных пар:
µ=µф +µнк +µп
54. Поглощённая и эквивалентная дозы ионизирующего излучения. Коэффициент качества для α-, β-,μ-, рентгеновского и γ-излучений излучений. Радиационный фон.
Поглощенная доза ионизир. излучения(D)- отношение энерги, переданной элементу облученного вещества, к массе этого элемента; зависит от вида ионизирующего излучения, энергии его частиц, состава облучаемого вещества; пропорциональна времени облучения. Единица измерения- грей(Гр). D=fx, f- некоторые переходной коэффициент, зависящий от облучаемого вещ-ва и энергии фотонов.
Эквивалентная доза(H)- мера биологич. действия ионизирующего излучения;H= DK, К- безразмерный коэффициент. Единица измерения-зиверт(Зв).
Коэффициент К, показывающий, во ск-ко раз эффективность биологич. действия излучения больше, чем рентгеновского или γ- излучения, при одинаковой дозе излучения в тканях- коэффициент качества
Радиационный фон — ионизирующее излучение, обусловленное совместным действием естественных (природных) и техногенных радиационных факторов.
55. Виды детекторов ионизирующих излучений. Сцинтилляционные детекторы и счётчики Гейгера. Особенности, принцип работы детекторов, технические принципы их работы. Дозиметры.
Детекторы ионизирующих излучений- приборы, регистрирующие α-,β-,γ- излучения, нейтроны, протоны и т.д.; используются для измерения энергии частиц.
3группы детекторов:
-следовые(трековые)- позволяют наблюдать траекторию частицы(наблюдаемая частица ионизирует молекулы или атомы вещ-ва на своем пути): камера Вильсона, диффузионная, пузырьковая, искровая камеры;
-счетчики- регистрируют появление частицы в заданном пространстве: счетчики Гейгера-Мюллера, люминесцентные и др.;
-интегральные приборы- дают информацию о потоке ионизир. излучения: фотопленки, ионизационные камеры непрерывного действия
Принцип действия сцинтилляционного счетчика основан на том, что под действием ионизирующего излучения в некоторых веществах происходят вспышки- сцинтилляции.
Счетчик Гейгера- Мюллера: состоит из коаксильнорасполож. цилиндрич. электродов:1-анод, 2-катод, 3-стеклянная трубка
Принцип работы детектора(ионизир. камеры): при попадании излучения в газ, находящийся в конденсаторе-К, происходит ионизация, по цепи протекает эл.ток. Сила тока пропорциональна потоку энергии проходящих ионизир. частиц.
Дозиметры- устройства для измерения доз ионизирующих излучений или величин, связанных с дозами. Состоят из детектора ядерных излучений и измерит. Устройства. В зависим-ти от детектора- дозиметры ионизационные, люминесцентные, полупроводниковые, фотодозиметры и др.