Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Взаимодействие бета-излучений с веществом.
|
|
В отличие от фотонов заряженные частицы теряют свою энергию в конденсированной фазе сравнительно небольшими пор-циями в результате многократных столкновений с электронами среды.
Прохождение бета-частиц через вещество сопровождается упругими и неупругими соударениями с ядрами и электронами тормозящей среды.
Упругое рассеяние бета-частиц на ядрах более вероятно и осуществляется при относительно низких энергиях электронов
Еβ < 0, 5 МэВ (рис.7). Упругое рассеяние бета-частиц на электронах в Z раз (Z – величина заряда ядра) менее вероятно, чем на ядрах (рис.8). Возможен в редких случаях и сдвиг ядер атомов кристал-лической решетки (рис.9).
При энергии бета-частиц выше энергии связи электрона c яд-ром (до ≈ 1 МэВ) основным механизмом потерь энергии является неупругое рассеяние на связанных электронах, приводящее к ионизации и возбуждению атомов.
При больших энергиях электронов главным механизмом по-терь энергии является радиационное торможение, при котором возникает тормозное излучение.
Одним из вариантов неупругого взаимодействия является К–захват.
Таким образом, процессы взаимодействия бета-частиц со сре-дой характеризуются радиационным торможением и относительно большой потерей энергии или значительным изменением направ-ления их движения в элементарном акте. Вследствие этого взаимо-действия интенсивность пучка бета-частиц уменьшается почти по экспоненте с ростом толщины поглощающего слоя х, т.е. для бета-частиц справедлива формула (4).
Путь бета-частиц в веществе представляет ломаную линию, а пробег бета-частиц одинаковых энергий имеет значительный раз-брос. Это связано с тем, что масса бета-частиц крайне мала, поэто-му вероятность упругого рассеяния на ядрах больше, чем у тяже-лых частиц. В таблице 2 показана средняя глубина пробега бета-частиц в воздухе, биологической ткани и для примера в алюминии.
Итак, бета-частицы не имеют точной глубины проникнове-ния, так как обладают непрерывным энергетическим спектром. Для грубой оценки глубины пробега бета-частиц пользуются прибли-женными формулами. Одна из них:
Rср/Rвозд = *возд/*ср (8)
где: Rср – длина пробега в среде; Rвозд – длина пробега в воздухе, Rвозд = 450 E*; *возд и *ср – плотность воздуха и среды соответ-ственно; E* – энергия бета-частиц.
28. Альфа-распад – характерен для ядер тяжелых элементов. Пример:
(5)
При альфа-распаде ядро атома испускает два протона и два нейтрона, связанные в ядро атома гелия 42Н, т.е. альфа-частица по массе и заряду аналогична ядру атома гелия. Таким образом, в результате альфа-распада образуется атом элемента, смещенный на два места от исходного радиоактивного элемента к началу периодической системы И.Д.Менделеева. Энергия альфа-частиц может быть в пределах 1–10 МэВ.
Бета-распад (β -распад) – это процесс превращения в ядре атома протона в нейтрон или нейтрона в протон с выбросом бета-частиц (соответственно позитрона или электрона). Бета-распад объединяет три самостоятельных вида радиоактивных превращений:
1. Выбрасывание электрона и антинейтрино – –β -распад (электронный распад);
2. Выбрасывание позитрона и нейтрино – +β -распад (позитронный распад);
3. Поглощение одним из протонов ядра атома электрона с ближайшей орбиты. При этом заряд ядра уменьшится на единицу.
Как предполагают физики, для равновесия в ядре должно быть определенное сочетание количества протонов и нейтронов. При этом нейтронов для придания устойчивости ядру должно быть больше по мере роста порядкового номера химического элемента. Однако, если имеет место чрезмерный избыток нейтронов, то ядро становится неустойчивым, что вызывает превращение нейтрона в протон. При этом образуется химический элемент с порядковым номером на единицу больше, а материнское ядро испускает электрон и антинейтрино. Если в ядре избыток протонов по сравнению с нейтронами, то протон превращается в нейтрон с испусканием позитрона и нейтрино. При этом образуется химический элемент с порядковым номером на единицу меньше материнского. Приведем примеры таких распадов.
|
|