Типи іонізуючих випромінювань корпускулярне Потік частинок які

Типи іонізуючих випромінювань корпускулярне

Потік частинок, які мають ненульове значення маси спокою До цього випромінювання належать потоки елементарних частинок (електронів, протонів), ядер різних елементів (гелію, кисню тощо), а також нейтронів — незаряджених елементарних частинок.

α – випромінювання l l l Альфа-частинки — це ядра атомів гелію, що складаються з чотирьох нуклонів — двох протонів і двох нейтронів. Основним джерелом α- променів с важкі радіоактивні елементи, зокрема ізотопи урану. Альфа-частинки, що випромінюються під час α -розпаду, належать до моноенергетичних, тобто енергетичний спектр α – променів є лінійним. Рухаються зі швидкістю близькою до 20 000 км/с. Енергія а-частинок - 2 -8 Ме. В.

Мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність l Вони пролітають у повітрі на відстань 10 -11 см від джерела, а в біологічних тканинах на 30 -40 мкм. l α-частинки легко затримуються аркушем паперу і практично нездатні проникати крізь роговий шар шкіри людини. l

β - випромінювання l прискорені електрони (β-частинки) або античастинки електрона — позитрони (β+частинки) l Виникають під час розпаду відповідних радіоактивних ізотопів. Бета-випромінювання мають складний безперервний спектр Маса спокою електрона рівна 9, 11 х10 -28 г Заряд електрона рівний 1, 60 х10 -19 кулона. Швидкість β- частинок близька до швидкості світла. Вони мають меншу іонізуючу, але більшу проникаючу здатність у порівнянні з α-частинками. Проникна здатність на глибину до 2, 5 см в живих тканинах і в повітрі — до 18 см. l l l

Протонне випромінювання l Потік прискорених протонів – ядер атомів водню з масовим числом 1 l Протон – це атом водню, позбавлений електрона). Якщо заряд електрона приймають рівним — 1, то заряд протона рівний +1. Генерується в спеціальних прискорювачах синхрофазотронах та протонних синхротронах. Протони відносяться до сильно іонізуючих частинок; прискоренні до високих енергій вони здатні порівняно глибоко проникати в речовину середовища. l l l

Нейтронне випромінювання l Нейтрони — електрично нейтральні елементарні частинки. l Тому, що нейтрони не мають електричного заряду, нейтронне випромінювання у залежності від енергії та від складу речовин, що взаємодіють, може мати велику проникаючу здатність. Залежно від кінетичної енергії нейтрони умовно діляться на швидкі, надшвидкі, проміжні, повільні й теплові. l

Нейтронне випромінювання має здатність перетворювати атоми стабільних елементів у їхні радіоактивні ізотопи, що різко підвищує небезпеку нейтронного опромінення. l Виникає при ядерних реакціях, зокрема, при реакціях розподілу ядер урану й плутонію. l Є важливою складовою частиною випромінювань, що супроводжують атомний вибух. l

При нейтронному розпаді атома вивільняються електрон, протон та антинейтрино (антинейтрино - нейтральна елементарна частинка с нульовою масою, яка є античастинкою по відношенню до нейтрино - стабільної нейтральної легкої частинки), але іноді випромінюється і фотон.

Інші типи іонізуючого коорпускулярного випромінювання l l l Швидкі ядра хімічних елементів - потоки позитивно заряджених ядер практично всіх хімічних елементів. Викликають дуже інтенсивну іонізацію. Мезони - це нестабільні елементарні частинки (кванти ядерного поля), маса яких більша за масу електрона, але менша від маси протона, дуже швидко розпадаються, при розпаді найчастіше виникає електрон і нейтрино Мюони - елементарні частинки, маса яких у 207, 3 рази перевищує масу електрона. Бувають мюони з негативним і позитивним електричним зарядом. Виникають мюони внаслідок розпаду більш масивних мезонів.

Типи радіоактивного розпаду

Радіоактивний розпад - спонтанна зміна складу нестабільних атомних ядер шляхом випускання фотонів енергії, елементарних частинок або ядерних фрагментів Ізотопи, які зазнають розпаду, називають радіоактивними, їх поділяють на природні та штучні, залежно від того, чи існує нестійкий ізотоп у природі, чи його добувають у штучних умовах. Радіоактивний розпад призводить до появи нового ядра, яке перебуває в стані збудження.

Закон радіоактивного розпаду l Відкритий Фредеріком Содді і Ернестом Резерфордом експериментальним шляхом і сформульований в 1903. l Число розпадів за інтервал часу t в довільній речовині пропорційно числу наявних у зразку атомів N. l Цей закон вважається основним законом радіоактивності, з нього було вилучено декілька важливих наслідків, серед яких період напіврозпаду l l Де Δ - постійна розпаду, яка характеризує ймовірність радіоактивного розпаду за одиницю часу і має розмірність -1. Знак мінус вказує на спад числа радіоактивних ядер з часом. періодом напіврозпаду: проміжку часу, потягом якого активність елементу зменшується вдвоє

Альфа (α)- розпад l l Втративши альфа-частинку, ядро атома перебуває у збудженому стані з надлишком енергії, яка виділяється у вигляді гаммавипромінювання, тобто l альфа-розпад завжди супроводжується гаммавипромінюванням. Іонізуюче випромінювання, що складається з ачастинок (ядер гелію-4), які утворюються при ядерних перетвореннях (радіоактивному розпаді) та залишають ядра радіоактивних ізотопів і рухаються зі швидкістю близькою до 20 000 км/с. Властивий 25 природним і 100 штучним радіоізотопам.

l l Новоутворена αчастинка на кордоні ядра відбивається від потенційного бар'єру всередину, однак з деякою вірогідністю l вона може подолати його (тунельний ефект) і вилетіти назовні α-розпад, як правило, відбувається у важких ядрах з масовим числом А ≥ 140. Усередині важких ядер за рахунок властивості насичення ядерних сил утворюються відособлені α-частинки. Новоутворена α-частинка схильна до більшої дії кулонівських сил відштовхування від протонів ядра, ніж окремі протони. Одночасно α-частинка відчуває менше ядерне тяжіння до нуклонів ядра, ніж інші нуклони

Бета-розпад l l Позитронний β -розпад полягає у викиданні з ядра позитрона, що виникає внаслідок перетворення протона на нейтрон (вивільняється позитрон та електронне нейтрино ). Відповідно в дочірньому ядрі протонів стає на одиницю менше, тому дочірнє ядро належить атому елемента, який у таблиці Менделєєва передує тому що зазнав радіоактивного розпаду. l радіоактивне перетворення атомів одних речовин в інші, яке супроводжується випромінюванням електронів e- (β--розпад) або позитронів e+ (β+-розпад). Електронний β - розпад полягає у викиданні з ядра електрона, який утворюється внаслідок перетворення нейтрона на протон (вивільняється електрон і електронне антинейтрино). Під час такого розпаду виникає ядро нового елемента, який наступним у таблиці Менделєєва, бо в ядрі стало на один протон більше.

К - Захоплення l l Якщо енергетична різниця між батьківським і дочірнім атомом перевищує 1, 022 Ме. В, електронне захоплення завжди конкурує з іншим типом розпаду позитронним розпадом. l Полягає в поглинанні ядром електрона з найближчого до ядра електронного К-шару. При цьому протон у ядрі перетворюється на нейтрон, і виникає ядро атома хімічного елемента, який у таблиці Менделєєва передує тому, що зазнав перетворення. Випромінювання енергії відбувається тільки під час переходу електрона з більш дальньої орбіти на ближчу до ядра орбіту. При переході ж електрона з більш близької орбіти на більш дальню - енергія атомом поглинається.

Самовільний поділ ядер l самовільне ділення ядер - різновид радіоактивного розпаду важких ядер, який проходить без зовнішнього збудження і видає такі ж продукти, як і при вимушеному поділі: на два (рідше три) ядра з близькими масами, так звані уламки поділу і декілька нейтронів. Ядерна реакція l термоядерна реакція (синонім: ядерна реакція синтезу) — різновид, при якому легкі атомні ядра об'єднуються у важчі ядра. Щоб вступити в реакцію, ядра повинні подолати потенціальний бар'єр сильного електростатичного відштовхування.