Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Ионизирующее излучение сопровождало развитие биосферы в течении всего времени существование. Явление радиации было открыто в 1896 году Беккерелем. Он обнаружил самопроизвольное испускание неизвестных лучей с большой проникающей способностью и называл его радиоактивностью.

Радиоактивность- это явление самопроизвольного превращение атомных ядер, приводящее к изменению их атомного номера и массового числа. Интенсивность ядер превращение измеряется в Бк и Ки.

Бк- одно атомное превращение в 1 сек. (активность). Активность- это мера радиоактивности.

1Ки=3,7∙10¹⁰ Бк

В оценки количества радиоактивности вещества используют величины:

· удельной активности (Бк/кг);

· объемной активности (Бк/м³);

· поверхностной активности (Бк/м²).

Радиоактивными являются ядра атомы, в которых нарушено равенство протонов и нейтронов.

Ионизирующее излучение, может быть 3 видов:

1) α-поток положительно заряженных частиц (ядер Не);

2) β-поток отрицательно заряженных частиц (е^─);

3) γ-поток коротковолновых электромагнитных волн.

Ионизирующее излучение, проходя через вещество, ионизирует его.

Важным свойством радиоактивности ядер является их распад, в процессе котором происходит превращение ядер и за определённые промежутки времени распадаются определённое количество ядер. Это свойство радиоактивного распада является постоянной характеристикой ядер─ постоянная распада.

Закон радиоактивного распада:

dN/dt=−γN₀ ─ изменение во времени количества радиоактивных ядер пропорционально

первоначальному их числу;

где γ-постоянная распада, которая характеризуется скоростью распада за

единицу времени.

N=N₀∙e^{−0.693∙t/T1/2} ─ T1/2- период полураспада (время за которое распадается 50% атома

изотопа).

 

 

Виды ионизирующего излучение и их характеристики.

Ионизирующее излучение, может быть 3 видов:

4) α-поток положительно заряженных частиц (ядер Не);

5) β-поток отрицательно заряженных частиц (е^─);

6) γ-поток коротковолновых электромагнитных волн.

a - распад - это радиоактивное превращение ядер с испусканием a-частиц (ядер гелия): . В настоящее время известно более 200 a- радиоактивных ядер. Все они являются тяжелыми. Считается, что любое ядро из этой области обладает a-радиоактивностью (даже если она пока не обнаружена). a-распаду подвержены также некоторые изотопы редкоземельных элементов, у которых число нейтронов. Эта область a-активных ядер расположена от (Т_1/2 = 5∙10¹⁵ лет) до (Т_1/2 = 0,23 с). Энергии распадных a-частиц заключены довольно жесткие пределы: 4¸9 МэВ для тяжелых ядер и 2¸4,5 МэВ для ядер редкоземельных элементов, однако у изотопов и вылетают a-частицы с энергиями до 10,5 МэВ. Все a-частицы, вылетающие из ядер заданного типа, имеют примерно равные энергии. a-частицы уносят практически всю энергию, выделяющуюся при a-распаде. Периоды полураспада a-излучателей лежат в широком диапазоне: от 1,4∙10¹⁷ лет для до 3∙10^-7 с для .

b-превращения. Долгое время был известен только электронный распад, который назывался b-распадом: . В 1934 г. Ф. Жолио-Кюри и И. Жолио-Кюри при бомбардировке некоторых ядер был открыт позитронный, или b⁺-распад: . К b-превращениям также относят электронный захват: . В этих процессах ядро поглощает электрон из атомной оболочки, причем обычно из К-оболочки, поэтому процесс называют еще К-захватом. Наконец, к b-превращениям относят процессы захвата нейтрино и антинейтрино: и . Если a-распад является внутриядерным процессом, то элементарные акты b-превращений представляют внутринуклонные процессы: 1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) .

g-излучения ядер. Суть явления g-излучения в том, что ядро, находящееся в возбужденном состоянии, переходит в более низкие энергетические состояния без изменения Z и А, но с испусканием фотонов, и в конечном итоге оказывается в основном состоянии. Поскольку значения энергий ядра дискретны, то спектр g-излучения также дискретен. Он простирается от 10 кэВ до 3 МэВ, т.е. длины волн лежат в области 0,1¸ 4∙10^-4 нм. Для сравнения: для красной линии видимого спектра l»600 нм, а Еg= 2 эВ. В цепочке радиоактивных превращений ядра оказываются в возбужденном состоянии в результате предшествующих b-распадов.