КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
Регистрация и использование рентгеновского излучения, а также воздействия его на биологические объекты определяется первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электронами атомов и молекул вещества. В зависимости от соотношения энергии фотона и энергии ионизации имеет места три главных процесса. Когерентное (классическое) рассеивание. Это рассеивание длинноволнового рентгеновского излучения, которое происходит, в основном, без изменения длинны воны. Оно возникает, если энергия фотона меньше энергии ионизации. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяется, то когерентное рассеивание само по себе не вызывает биологического действия. Некогерентное рассеяние – это рентгеновское излучение с изменением длинны волны. Оно возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии связи электрона в атоме (энергии ионизации). Впервые такое рассеяние в 1922 г. обнаружил А.Х. Комптон, наблюдая рассеяние жестких рентгеновских лучей, было замечено уменьшение проникающей способности рассеянного пучка по сравнению с падающим. Это означало, что длина волны рассеянного рентгеновского излучения больше чем подающего. Этот эффект носит название эффекта Комптона. При этом явлении наряду с вторичным рентгеновским излучением появляются электроны отдачи. Атомы или молекулы при этом становятся ионами. Фотоэффект – рентгеновское излучение поглощается атомом, в результате чего вылетают электроны из глубоких оболочек атома. Если энергии фотона недостаточно, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылета электронов.
Эти три процесса являются первичными, они приводят к последующим вторичным, третичным и т.д. явлениям
Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц. Процесс идет самопроизвольно (спонтанно). Само явление называется радиоактивным распадом, который сопровождается небольшим выделением теплоты. Радиоактивность открыта Беккерелем в 1896 г. и впоследствии исследовано супругами Кюри. Все элементы, для которых это явление характерно, получили название радиоактивных. Рисунок 33.
Радиоактивное излучение имеет три составляющих-a-, b- и g- излучений (рис.33). a и b - излучения отклоняются под действием постоянных электрических и магнитных полей и представляют собой соответственно потоки положительных и отрицательных заряженных частиц. Гамма – излучение с электрическим и магнитным полями не взаимодействует. Различают радиоактивность естественную и искусственную. Оба вида подчиняются одним и тем же законам. Радиоактивное излучение невидимо. Рассмотрим основные виды радиоактивного распада. a - излучение – поток a - частиц (дважды ионизованные атомы гелия). Заряд частицы равен +2е, массовое число 4, скорость 14·103 – 20·103 км/с, энергия 4-9 МэВ. Они обладают большой ионизирующей способностью, но малой проникающей способностью – в воздухе 3 – 9 см, полностью поглощаются алюминием толщиной 0,06 мм и биологической тканью 0,12 мм. b - излучение – частицы двоякого рода: или электроны (для большинства радиоактивных веществ) или позитроны (у искусственно полученных радиоактивных веществ). Масса β-частицы меньше в 7350 раз массы α-частицы. Скорость ≈160∙103км/с. β-излучение имеет сплошной спектр. Энергия в пределах сотых долей (мягкое излучение) Мэв до 1-2 Мэв(жесткое излучение). Необходимо отметить, что энергия, уносимая β-частицами из ядер, меньше энергии, которая испускается при β-распаде, т.е. нарушается закон сохранения энергии. Тогда Паули (1913 г.) высказал предположение, что при β- распаде вместе с β-частицей из ядра выбрасывается частица очень легкая и не обладающая зарядом, ее называют нейтрино (ν). Она обладает чрезвычайно большой проникающей способностью. Непосредственное экспериментальное доказательство нейтрино было получено в
g - излучение – поток фотонов, имеющих высокую частоту (>1019Гц). Энергия фотонов порядка 1 МэВ. Это жесткое электромагнитное излучение испускаемое атомным ядром. Скорость равна скорости света. Ионизирующая способность g-лучей низка, а проникающая способность велика (несколько сот метров в воздухе, тело человека насквозь, слой свинца толщиной 5 см). для полного поглощения этих лучей необходим слой свинца толщиной более 20 см. Радиоактивное излучение возникает в результате распада атомных ядер и ведет к превращению атомов излучающего вещества в атомы другого элемента. Для элементов тяжелых ядер характерен - распад. Радиоактивный распад ведет к постепенному уменьшению атомов радиоактивного элемента. Этот процесс статистический и для данного ядра можно лишь указать вероятность распада за данное время. Эта вероятность характеризуется коэффициентом (постоянной распада λ). Основной закон радиоактивного распада устанавливает, что за единицу времени распадается всегда одна и та же доля наличных (т.е. еще не распавшихся) ядер данного элемента. Следовательно, если вещество содержит N ядер, еще не распавшихся к началу данного промежутка времени, то количество dN ядер, распавшихся за dt время будет равно:
Знак минус указывает на уменьшение со временем величины N. Решением уравнения является экспоненциальная функция
- закон радиоактивного распада, где N0 - исходное количество ядер (в
момент t=0.
Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 460; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |