ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Ионизирующим называют излучение

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Ионизирующим называют излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т. е. к возникновению в облученном веществе ионов разных знаков. Ионизация атомов и молекул - основной процесс передачи энергии излучения веществу, его можно разделить на две составляющие: - распространение первичного излучения от источника в интересующую нас точку в веществе; - передача энергии излучения веществу в этой точке.

Параметры, характеризующие поле ионизирующего излучения: • вид излучения; • направление распространения излучения; • энергия излучения; • флюенс излучения. Различают два вида ионизирующего излучения: • непосредственно ионизирующее - излучение, состоящее из заряженных частиц, способных ионизировать среду; • косвенно ионизирующее - излучение, состоящее из незаряженных частиц, способных создавать непосредственно ионизирующее излучение и (или) вызывать ядерные превращения. Выделяют несколько основных типов направленности излучения: • поле точечного изотропного источника - излучение, в поле которого частицы и фотоны распространяются из одной точки по всем возможным направлениям с одинаковой вероятностью; • мононаправленное - излучение, в поле которого все частицы и фотоны распространяются в одном направлении, образуя плоскопараллельный пучок излучения; • изотропное - излучение, в поле которого любые направления распространения частиц и фотонов являются равновероятными.

Важнейшей количественной характеристикой поля излучения является флюенс частиц и фотонов. Эта величина определяется следующим образом. Поместим в поле излучения абсолютно прозрачную сферу с площадью сечения, равной d. S. Подсчитаем число d. N частиц или фотонов, которые пересекут поверхность и попадут вовнутрь сферы. Флюенс частиц или фотонов определяется как отношение числа проникших в сферу частиц d. N к площади поперечного сечения сферы d. S: Ф = d. N / d. S Единица величины флюенса – част/см 2. Плотность потока частиц или фотонов (мощность флюенса) - отношение величины приращения флюенса d. Ф за некоторый промежуток времени dt к длительности этого промежутка: φ = d. Ф / dt Единица величины плотности потока частиц или фотонов - част. /(см 2 -с).

Взаимодействие альфа и бета - излучения с веществом Расход энергии • Ионизация Тормозное излучение • Возбуждение (быстрые β-частицы Ионизационные Радиационные потери

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Упругое рассеяние происходит в результате электромагнитного взаимодействия заряженных частиц с кулоновским полем ядра – изменяется направление движения частицы, а её энергия остается неизменной. Тормозное излучение возникает при торможении заряженной частицы в электрическом поле атомного ядра и характерно для быстрых бета – частиц. Для остальных частиц радиационные потери энергии минимальны, а ионизационные потери играют доминирующую роль. Неупругое рассеяние происходит в результате взаимодействия заряженных частиц с электронами атома, при этом часть энергии передается электрону, который либо переходит в более высокое энергетическое состояние (возбуждение), либо отрывается от атома (ионизация). Налетающая частица теряет часть энергии и изменяет направление своего движения. Электроны, оторванные от атома способны на вторичную ионизацию атомов среды.

ПРОБЕГИ АЛЬФА И БЕТА – ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ, СМ Энергия частиц, Мэв 0, 05 0, 1 0, 6 1, 0 2, 0 3, 0 5, 0 Альфа - частица Воздух Ткань 0, 06 0, 1 0, 38 0, 52 1, 0 1, 7 3, 5 7, 2 х10 -4 1, 4 х10 -3 2, 2 х10 -3 4, 4 х10 -3 Бета - частица Воздух Ткань 2, 7 9, 3 150 290 660 1000 1700 3, 4 х10 -3 0, 012 0, 17 0, 34 0, 78 1, 2 2, 1 Поскольку радиационные потери бета – частиц пропорциональны их энергии и квадрату атомного номера материала защиты, то для снижения тормозного излучения применяют материалы с малым атомным номером (алюминий, оргстекло и т. д. ).

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Комптон-эффект Фотоэффект Эффект образования пар

ГРАНИЦЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЛАСТЕЙ, МЭВ Вещество Фотоэффект Комптон - Образование эффект пар Алюминий До 0, 05 – 15 Более 15 Свинец 0, 5 – 5, 0 Более 5 До 0, 5

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕЙТРОНОВ Условное наименование Энергетический диапазон нейтронов Медленные: En< 1 кэ. В ультрахолодные En< 10 -7 кэ. В холодные 10 -7 э. В20 Мэ. В

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Нейтроны не имеют электрического заряда и поэтому не взаимодействуют с электрическим полем атома. Нейтрон без затруднений достигает ядра атома и в зависимости от энергии может вступать в различные ядерные реакции. ТИПЫ ЯДЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НЕЙТРОНОВ Упругое рассеяние на ядрах Неупругое рассеяние на ядрах Поглощение (радиационный захват) Вероятность того или иного процессов определяется энергией нейтронов, атомным весом элементов и сечениями взаимодействия: быстрые нейтроны в основном испытывают упругие и неупругие рассеяния, а тепловые и медленные нейтроны в основном захватываются ядрами атомов.