Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Взаимодействие гамма - частиц.
При радиоактивном распаде ядра испускают гамма - кванты с энергией в пределах от нескольких КэВ (килоэлектроновольт) до нескольких МэВ (мега). Гамма - кванты при прохождении через вещество теряют энергию в результате проявления практически трех эффектов: 1. Фотоэлектрического поглощения (фотоэффект), 2. Комптоновского рассеяния (комптоноэффект) 3. Образование электронно-позитронных пар (образование пар). Относительная величина каждых из этих электронов зависит от атомного номера, поглощающего материала и энергии фотона. Фотоэффект. При фотоэлектрическом поглощении γ - квант, сталкиваясь с прочно связанным электроном (чаще с электронами К-слоя) в атомах излучаемого вещества, полностью передает ему свою энергию сам исчезает, а электрон приобретает кинетическую энергию, равную энергии γ - кванта минус энергия связи электрона в атоме. Таким образом, при фотоэффекте вся энергия первичного γ - кванта преобразуется в кинетическую энергию фотоэлектронов, которые ионизируют атомы и молекулы. На освободившееся место в орбите К-слоя перескакивает электрон l-слоя, на l-слой - электрон М-слоя и т.д. с высвечиванием квантом характеристического рентгенового излучения. Фотоэлектрическое поглощение преобладает тогда, когда энергия γ - кванта не превышает 0,05 МэВ, а поглотитель представляет собой вещество с большим атомным номером (например свинец). Процесс фотоэффекта не возможен на слабосвязанных и свободных электронах (не связанных с атомом), так как они не могут поглощать γ - кванты. В воздухе, воде и биологических тканях фотоэлектрическое поглощение составляет 50% при энергии γ - квантов порядка 60 кЭВ. При Е γ (энергия) – 120кЭВ для фотоэлектрического поглощения составляет около 10%, а начиная с 200кЭэВ, этим процессом логично пренебречь. В этом случае γ -излучение ослабляется за счет комптоновского рассеяния. Комптонэффект. При комптоновском эффекте γ - кванты сталкиваясь с электронами, передают им не всю свою энергию, а только часть ее и после соударения изменяют направление своего движения, т.е. рассеиваются. Образовавшиеся в следствии соударения с γ -квантами электроны (электроны отдачи) приобретают значительную кинетическую энергию и растрачивают ее на ионизацию вещества (вторичная ионизация).
В отличии от процессов фотоэлектрического поглощения при комптонэффекте γ -кванты взаимодействуют с внешними, валентными электронами, энергия связи которых минимальная. Комптоновское рассеивание возможно на свободных электронах. Таким образом в результате комптонэффекта интенсивность γ -излучение ослабляется за счет того что γ - кванты, взаимодействуя с электронами среды рассеиваются в различных направления, и выходят за пределы первичного пучка, а также за счет передачи электронам части своей энергии. Образование электронно-позитронных пар. Некоторые γ - кванты с энергией не ниже 1,02 МэВ, проходя через вещество, превращаются под давлением сильного электрического поля вблизи ядра атома в пару «электрон-позитрон» (позитрон- элементарная частица подобная электрону но с положительным зарядом). В данном случае происходит преобразование одной формы материи γ -излучения в другую - в частицы вещества. Образование такой пары возможна только при энергиях, γ -квантов, не меньших чем энергия, эквивалентная массе обеих частиц — электрона и позитрона. Поскольку масса электрона и позитрона одинаковы, то для образования их без сообщения им дополнительной кинетической энергии, энергия γ -кванта должна удовлетворять отношению взаимосвязи массы и энергии: Е γ = hν ≥ 2m e c 2 =1,02 МэВ h — универсальная постоянная планка или энергетический эквивалент (6,62 -10-27 эрг/с или 4,13 • 10 -21МэВ/с), ν - частота колебаний в сек (ни, ню). Если энергия γ - квантов больше 1,022 МэВ то избыток ее передается частицам. Тогда кинетическая энергия образующихся частиц Ек равна разности между энергией фотона Еv и удвоенной энергией покоя электрона Еk =Eν -2m e c 2 =hν-1,02 МэВ. Образовавшаяся электронно-протонная пара в дальнейшем исчезает превращаясь в два вторичных гамма - кванта с энергией, равному энергетическому эквиваленту массы покоя частиц(- 0,511 МэВ позитронный распад). Вторичные γ - кванты способны вызвать лишь комптонэффект и в конечном счете фотоэффект, т.е. терять энергию только при соударениях с электронами. Вероятность процесса образования пар увеличивается с увеличением энергии гамма - квантов и плотности поглотителя. γ - лучи высоких энергий (более 8 МэВ) могут взаимодействовать с ядрами атомов (ядерный эффект). Вероятность такого эффекта весьма мала, и этот вид взаимодействия практически не ослабляет излучений в веществе
Закон ослабления гамма-излучений веществом - существенно отличается от закона ослабления альфа и бета-частиц. Пучок γ - лучей поглощается непрерывно с увеличением толщины слоя поглотителя его интенсивность не обращается в ноль ни при каких толщинах слоя поглотителях. Это значит что какой бы ни была толщина слоя вещества, нельзя полностью поглотить поток гамма-лучей, а можно только ослабить его интенсивность на любое заданное число раз. В это существенное различие характера ослабления гамма-лучей от ослабления альфа и бета-частиц, для которых всегда можно подобрать такой слой вещества в котором полностью поглощается поток б и бета-частиц. Закон ослабления пучка γ - λσχει θμεες ρλεδσώωθι βθδ: /J= J0 e- μd /-J(иота),μ (мю). Где J - интенсивность пучка γ -лучей, прошедших слой поглотителя d.J0— интенсивность падающего пучка гамма-лучей, μ— линейный коэффициент ослабления равный относительному уменьшению интенсивности пучка гамма-лучей прохождения слоя поглотителя толщиной 1 см. Линейный коэффициент ослабления является суммарным коэффициентом который учитывает ослабление пучка гамма-лучей за счет всех трех процессов: фотоэффекта, комптонэффекта и образования пар. τ — τ(тау) - коэффициент поглощения энергии. Таким образом μ =τф +τк +τn Поскольку величина μ зависит от энергии поступающих гамма-квантов и от материала поглотителя, то ее можно выразить через отношение μ/р, где р — плотность вещества. В этом случае коэффициент μ будет носить название массового коэффициента ослабления. Закон ослабления может быть выражает также через слой половинного ослабления (∆1/2). Толщина поглотителя после прохождения которого интенсивность излучения ослабляется в двое, - называется слоем половинного ослабления; ∆1/2 - измеряется в единицах поверхностной плотности (мг/см2) и зависит от энергии излучения и плотности поглотителя. Между линейным коэффициентом ослабления и слоем половинного ослабления существует следующее взаимосвязь: ∆1/2 = 0,693/μ или μ = 0,693/ ∆1/2. Зная слой половинного ослабления можно довольно легко определить какой нужно взять слой поглотителя, чтобы ослабить излучение в данное число раз.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-20; просмотров: 425; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.2.15 (0.007 с.) |