Радиоактивность

Тема: Использование ионизирующего излучения в лечебных целях

1. Радиоактивность.

2. Основной закон радиоактивного распада.

3. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.

4. Биофизические основы действия ионизирующего излучения на организм человека.

5. Использование радионуклидов и нейтронов в медицине.

Радиоактивность

Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц.

Характерным признаком, отличающим ее от других видов ядерных превращений, является самопроизвольность (спонтанность) этого процесса. Различают радиоактивность естественную и искусственную.

Естественная радиоактивность встречается у неустойчивых ядер, существующих в природных условиях.

Искусственной называют радиоактивность ядер, образованных в результате различных ядерных реакций.

Принципиального различия между естественной и искусственной радиоактивностями нет. Им присущи общие закономерности.

Основные типы радиоактивного распада.

Алъфа-распад состоит в самопроизвольном превращении ядра с испусканием α-частицы. Схему альфа-распада с учетом правила смещения записывают в виде

(1)

где X и Y —- символы соответственно материнского и дочернего ядер. Примером -распада является превращение радона в полоний, а полония в свинец:

, .

Суммарная масса покоя дочернего ядра и -частицы меньше массы покоя материнского ядра, то же можно сказать относительно их энергий покоя. Разность этих энергий равна кинетической энергии -частицы и дочернего ядра.

При -распаде дочернее ядро может образоваться не только в нормальном, но и в возбужденных состояниях. Так как они принимают дискретные значения, то и значения энергии -частиц, вылетающих из разных ядер одного и того же радиоактивного вещества, дискретны. Энергия возбуждения дочернего ядра чаще всего выделяется в виде -фотонов. Именно поэтому -распад сопровождается -излучением.

Если дочерние ядра радиоактивны, то возникает целая цепочка превращений, концом которой является стабильное ядро.

Бета-распад заключается во внутриядерном взаимном превращении нейтрона и протона. Различают три вида -распада.

1. Электронный, или -распад, который проявляется в вылете из ядра -частицы (электрона). Энергии -частиц принимают всевозможные значения от 0 до E_max, спектр энергий сплошной (рис. 1). Это не соответствует дискретным ядерным энергетическим состояниям. В 1932 г. В.Паули высказал предположение о том, что одновременно с -частицей из ядра вылетает еще и другая, нейтральная, с очень малой массой. По предложению Э.Ферми эта частица была названа нейтрино. Позже было установлено, что нейтрино возникает при -распаде, а при -распаде — антинейтрино.

Рис.1

Энергия, выделяющаяся при -распаде, распределяется между -частицей и нейтрино или антинейтрино.

Схема -распада с учетом правила смещения:

, (2)

где — обозначение антинейтрино. Примером -распада может быть превращение трития в гелий:

.

При -распаде электрон образуется вследствие внутриядерного превращения нейтрона в протон:

, (3)

2. Позитронный, или -распад. Схема -распада:

, (4)

где v — обозначение нейтрино. Примером -распада является превращение рубидия в криптон:

.

При -распаде позитрон образуется вследствие внутриядерного превращения протона в нейтрон:

, (5)

3. Электронный, или е -захват. Этот вид радиоактивности заключается в захвате ядром одного из внутренних электронов атома, в результате чего протон ядра превращается в нейтрон:

. (6)

Схема электронного захвата:

. (7)

Примером е -захвата может быть превращение бериллия в литий:

.

В зависимости от того, с какой внутренней оболочки захватывается электрон, иногда различают K -захват, L- захват и т.д. При электронном захвате освобождаются места в электронной оболочке поэтому этот вид радиоактивности сопровождается характеристическим рентгеновским излучением. Именно по рентгеновскому излучению и был обнаружен электронный захват.

При -распаде возможно возникновение -излучения.

Радиоактивностью являются также спонтанное деление ядер, протонная радиоактивность и др. Понятие радиоактивности иногда распространяют и на превращения элементарных частиц.

Поиск по сайту: