Максимальний пробіг β - частинок різної енергії в речовині

Максимальний пробіг β - частинок з максимальною енергією в межах від 0.5 до 20 МеВ розраховують за емпіричною формулою:

 

, (3.7.4.9)

де Е_max - максимальна енергія β - частинок, МеВ; - густина речовини, г/см³.
В першому наближенні можна вважати, що в повітрі максимальний пробіг β - частинок L = 0, 41Е_макс [см], у воді (або біологічній тканині) - L = 5Е_макс [мм], в алюмінії - L = 2Е_макс [мм].
Ослаблення потоку β - частинок на більшій частині пробігу в речовині має експонентний характер

I_d = I_{0 ,} (3.7.4.10)

де I₀ - потік β - частинок при відсутності захисного екрана, частинок/с;
I_d - потік β - частинок при наявності захисного екрана товщиною d см;
μ - лінійний коефіцієнт ослаблення β - випромінювання в речовині захисного екрана, см^-1.

Нейтрони й γ - випромінювання не мають певної довжини вільного пробігу. Залежність між товщиною шару поглинання й інтенсивністю випромінювання тут має логарифмічний характер. При будь-якій товщині поглинання у цьому випадку досягається лише часткове зниження інтенсивності.

Для захисту від нейтронного випромінювання застосовують різні матеріали в залежності від його енергії. Нейтрони із енергією більшою за 0.5 МеВ добре поглинаються в результаті процесів непружного розсіювання залізом. Нейтрони з енергією меншою 0.5 МеВ ефективно поглинаються захисним екраном, що містить водень (вода, парафін), а також берилій або графіт. Найбільш ефективно поглинають теплові нейтрони - кадмій, бор і залізо. Процес захоплення теплових нейтронів супроводжується випущенням γ - випромінювання. Для комбінованого захисту від нейтронного і γ - випромінювання застосовують шарові екрани з важких і легких матеріалів.

На підставі розрахункових і експериментальних даних створені таблиці для визначення товщини захисту від γ - випромінювання з різних матеріалів.

Для захисту від γ - випромінювання використовують свинець, бетон, залізо, воду, вольфрам, збіднений уран і осмій. Захист із бетону ( = 2, 3 г/см³) міцний, дешевий, але дуже громіздкий і важкий. Свинець ( = 11, 34 г/см³) ефективний, але має погані механічні властивості. Свинець використовують для виготовлення контейнерів (в комбінації із залізом) для транспортування різних ізотопів. Вольфрам ( = 19.3 г/см³) і збіднений уран ( = 18.7 г/см³) використовують в особливо відповідальних пристроях для забезпечення мінімальної ваги захисту.

 

Як приклад у табл. 6 наведені дані, що дозволяють визначити товщину захисту із свинцю, заліза й бетону для γ - випромінювання різних енергій.

Товщина захисних екранів, см (для різних енергій)

Таблиця6

 

	Свинець	Залізо	Бетон
	(р=11, 34 г/см3)	(р = 7, 89 г/см3)	(р=2, 3 г/см)
	1МеВ	2 МеВ	3МеВ	1МеВ	2МеВ	3 МеВ	1 МеВ	2 МеВ	3 МеВ
	1, 3	2, 0	2, 1	3, 3	3, 9	4, 4	12, 9	14, 1	15, 3
	3, 8	5, 9	6, 5	8, 5	11, 0	12, 2	29, 9	37, 7	43, 4
102	7, 0	11, 3	12, 2	14, 5	19, 5	22, 1	50, 5	65, 7	77, 5
103	10, 2	16, 5	18, 0	20, 5	27, 5	31; 7	70, 4	92, 7	110, 9
104	13, 3	21, 3	23, 5	26, 0	35, 5	40, 9	89, 2	118, 6	143, 2
105	16, 5	26, 2	28, 9	31, 5	43, 2	50, 0	106, 8	144, 4	173, 8
106	19, 5	31, 0	34, 3	37, 0	50, 6	58, 8	124, 4	171, 4	205, 4

 

Більшість джерел γ – випромінювання, маючи дискретний лінійчастий характер γ – спектра, випромінюють від одної до кількох десятків окремих ліній. Так в γ – спектрі , який перебуває у радіоактивній рівновазі з продуктами свого розпаду, нараховується біля 50 характерних ліній, із них відмічається шість найбільш інтенсивних з інтервалом енергії від 0, 3 до 1, 76 МеВ. Гамма-джерела мають як правило невеликі розміри d. На відстанях r> 4d будь яке гамма – джерело можна вважати точковим. Крім того, точкові гамма – джерела відносяться до ізотропних джерел, які випускають гамма – кванти з однаковою імовірністю у всіх напрямках.

Радіоактивні речовини розміщують у герметичні металеві ампули, стінки яких певним чином змінюють спектр гамма-випромінювання. Стінки ампул, а також матеріали, які використовуються для ампул поглинають частину гамма-ліній і тому називаються фільтрами.

Потужність експозиційної дози в повітрі від точкового ізотропного джерела характеризується іонізаційною гамма-сталою Кγ. Вона чисельно дорівнює потужності експозиційної дози (Р/год) нефільтрованого гамма-випромінювання від точкового ізотропного джерела активністю 1 мКі на відстані 1 см від нього. Величину Кγ виражають в одиницях . Її величину вимірюють експериментально і приводять в довідниках (таблиця 7).
Іонізаційні γ – сталі й γ – еквіваленти для деяких