АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ С ВЕЩЕСТВОМ (физическая стадия)

Читайте также:
  1. А) Спектр света и значение разного типа излучений
  2. Б. Влияние на организм человека электромагнитных полей и излучений (неионизирующих)
  3. Взаимодействие внутри большой семьи
  4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОСУДАРСТВА С ПОЛИТИЧЕСКИМИ ПАРТИЯМИ И ИНЫМИ ОБЪЕДИНЕНИЯМИ ГРАЖДАН
  5. Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициент
  6. Взаимодействие досуга и рекреации.
  7. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона. Закон сохранение электрического заряда.
  8. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда.
  9. Взаимодействие заряженных тел. Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.
  10. Взаимодействие идентификации и рефлексии как механизмы самопознания
  11. Взаимодействие индивида и малой группы
  12. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом

Основная часть энергии заряженных частиц и гамма-квантов, взаимо­действующих с веществом, идёт на его ионизацию и возбуждение. Под ио­низацией понимают отрыв электрона от атома или молекулы, в результате чего они преобразуются в положительно заряженные ионы. Если энергии излучения недостаточно для полного отрыва электрона, то происходит возбуждение, т.е. переход электрона на удалённую от ядра орбиталь. За­ряженные частицы (альфа, бета) производят ионизацию непосредственно (прямо ионизирующие). Электрически нейтральное излучение (гамма, рент­геновское, нейтронное) ионизирует атомы среды в результате вторичных процессов (косвенно ионизирующие).

Степень ионизации зависит от свойств излучения (энергия, заряд частиц) и от структуры облучаемого объекта и характеризуется некоторы­ми параметрами.

Линейная плотность ионизации (удельная ионизация) - число пар ио­нов, образованных заряженной частицей на единице длины пути в вещест­ве.

Линейная передача энергии (ЛПЭ) - средняя энергия, теряемая заря­женной частицей на единице длины её пути в веществе. За единицу изме­рения принимают килоэлектрон-вольт на микрометр пути (кэВ/мкм). Для электрически нейтральных видов излучения ЛПЭ не применяется, но ис­пользуется значение вторичных заряженных частиц, образующихся в ве­ществе.

В зависимости от ЛПЭ все излучения делятся на редко- и плотноио­низирующие (пограничная величина 10 кэВ/мкм). Редкоионизирующие (< 10 кэВ/мкм) - бета, гамма, рентгеновское. Плотноионизирующие (> 10 кэВ/мкм) - альфа, нейтронное.

ЛПЭ заряженных частиц возрастает со снижением их скорости, поэто­му в конце пробега отдача энергии заряженной частицей максимальна.

Теперь рассмотрим особенности взаимодействия с веществом различных видов излучений.

1. Альфа-частицы обладают высокой ионизирующей способностью, об­разуя несколько десятков тысяч пар ионов на единицу пробега в вещест­ве.По мере продвижения в веществе вначале плотность ионизации воз­растает в несколько раз (с 20 000 до 80 000 пар ионов на 1 см пути) и затем, практически при завершении пробега, резко падает (кривая Брэг­га). Эту особенность взаимодействия используют при лечении опухолей, т.к.она позволяет сосредоточить значительную энергию на глубине поражённой ткани при минимальном рассеянии в здоровых тканях. Траектории альфа-частиц в веществе прямолинейны. Пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, в жидкостях и биологических тканях - 10-100 мкм. Несмотря на небольшую глубину проникновения альфа-частиц в живую ткань, их разрушительное действие весьма значительное из-за высокой ионизирующей способности.



2. Бета-частицы обладают меньшей ионизирующей способностью по сравнению с альфа-частицами, образуют несколько десятков пар ионов на 1 см пути. Кроме ионизации, за счёт торможения электронов в веществе (особенно с большим Z) возникает тормозное рентгеновское излучение. Из-за малой массы бета-частицы при продвижении в веществе отклоняются на большие углы, поэтому траектория их очень извилиста. Проникающая способность бета-частиц в воздухе измеряется метрами, в биологической ткани составляет несколько сантиметров.

3. Гамма-излучение - одно из наиболее проникающих. Его проникаю­щая способность зависит от энергии гамма-квантов и от свойств вещест­ва.Ослабление гамма-излучения в веществе происходит за счёт различных эффектов взаимодействия: фотоэффект, эффект Комптона, образование пар электрон-позитрон.

При фотоэффекте вся энергия гамма-кванта передаётся электрону оболочки, при этом электрон вырывается из атома и производит в даль­нейшем ионизацию.Место выбитого электрона займёт другой электрон с верхней оболочки, что сопровождается испусканием характеристического рентгеновского излучения.Фотоэффект наиболее характерен при поглощении мягкого гамма-излучения (до 0,5 Мэв) тяжёлыми элементами.

При эффекте Комптона гамма-квант передаёт часть своей энергии ор­битальному электрону, выбивая его, и превращается в другой квант с меньшей энергией.Выбитый электрон производит в дальнейшем ионизацию.В дальнейшем вторичный фотон может вновь претерпевать эффект Комптона и т.д.Этот эффект наиболее вероятен при энергии гамма-квантов 0,5-1 МэВ.

Образование пары электрон-позитрон возможно только при значительной энергии гамма-кванта (>1 МэВ).Такой квант взаимодействует с атом­ным ядром и в его поле преобразуется в пару частиц - электрон и позит­рон.Эти частицы производят в дальнейшем ионизацию.Позитрон, встречая на своём пути электрон, соединяется с ним и превращается в 2 фотона (аннигиляция).Образующиеся фотоны поглощаются средой в результате эф­фекта Комптона или фотоэффекта.

4. Нейтроныне имеют заряда, поэтому беспрепятственно проникают

внутрь атомов, взаимодействуя непосредственно с ядрами. При этом воз­можны следующие эффекты: рассеяние (упругое и неупругое) и поглощение (радиационный захват).

При упругом рассеянии нейтрон передаёт ядру часть своей энергии и отклоняется от первоначального направления. Ядро, с которым взаимо­действует нейтрон (ядро отдачи), начинает двигаться и ионизирует дру­гие атомы и молекулы. Такой эффект наиболее характерен для быстрых нейтронов. Самый важный пример упругого рассеяния - рассеяние на ядрах водорода (протонах). При этом нейтрон передаёт протону более половины своей энергии, образуется протон отдачи. Поэтому для замедления быст­рых нейтронов используют вещества, содержащие водород (вода, парафин).

При неупругом рассеянии часть кинетической энергии нейтрона тратится на возбуждение ядра отдачи, которое переходит в основное состоя­ние, излучая гамма-квант.

Нейтроны могут поглощаться ядрами (радиационный захват). При этом ядро переходит в возбуждённое состояние и испускает гамма-квант или частицы (протон, нейтрон, альфа-частицу). В результате радиационного захвата многие вещества становятся радиоактивными (наведенная актив­ность). этот эффект наиболее характерен для медленных нейтронов. Луч­шими поглотителями являются кадмий и бор.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)