Студопедия — Радиоактивные излучения и их характеристики
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Радиоактивные излучения и их характеристики






Под радиоактивно­стью понимают способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтан­но) превращаться в другие ядра с ис­пусканием различных видов радиоактив­ных излучений и элементарных частиц. Радиоактивность подразделяется на естественную (наблюдается у неустойчи­вых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реак­ций). Принципиального различия между этими двумя типами радиоактивности нет, так как законы радиоактивного превраще­ния в обоих случаях одинаковы. Атомное ядро, ис­пытывающее радиоактивный распад, назы­вается материнским,возникающее ядро — дочерним.

Радиоактивное излучение делится на три типа: a -, b - и g -излучение.

a -излучение (поток ядер гелия) отклоняется электриче­ским и магнитным полями, обладает высо­кой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью (поглощается слоем алюминия толщиной примерно 0,05 мм).

b -излучение (поток быстрых элек­тронов) гораздо сильнее отклоняется электриче­ским и магнитным полями; его ионизирую­щая способность значительно меньше (примерно на два порядка), а проникаю­щая способность гораздо больше, чем у a -частиц (погло­щается слоем алюминия толщиной 2 – 5 мм)

g -излучение не отклоняется электри­ческим и магнитным полями, обладает от­носительно слабой ионизирующей способ­ностью и очень большой проникающей способностью (проходит через слой свинца толщиной 5 см). g -излучение представляет со­бой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны (l < 1∙10-10 м) и вследствие этого — ярко выраженными корпускулярными свойствами, т. е. является потоком частиц — g -квантов (фотонов).

Радио­активный распад является спонтанным процессом, подчиняющимся законам ста­тистики. Поскольку отдельные радиоак­тивные ядра распадаются независимо друг от друга, можно считать, что число ядер dN, распавшихся в среднем за интер­вал времени от t до t+dt, пропорциональ­но промежутку времени dt и числу N не­распавшихся ядер к моменту времени t:

 

где l — постоянная для данного радио­активного вещества величина, называемая постоянной радиоактивного распада;знак минус указывает, что общее число радио­активных ядер в процессе распада умень­шается. Интегрируя выражение (1), получим закон радиоактивного распада,согласно которому число нераспавшихся ядер убывает со вре­менем по экспоненте

(2)

 

где N 0 – начальное число нераспавшихся ядер (в момент времени t = 0), N – число нераспавшихся ядер в момент времени t.

Интенсивность процесса радиоактив­ного распада характеризуют две величи­ны: период полураспада T 1/2и среднее вре­мя жизни t радиоактивного ядра. Период полураспада T 1/2 — время, за которое ис­ходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается в два раза. Периоды полураспада для естественно-радиоактивных элементов колеблются от десятимиллионных долей секунды до мно­гих миллиардов лет. Обобщённая графическая зависимость процесса радиоактивного распада представлена на рис. 1.

Среднее время жизни t радиоактивного ядра - величина, обратная постоянной радиоак­тивного распада l.

Активностью А нуклида в радио­активном источнике называется число рас­падов ядер образца за время t = 1 с:

(3)

 

Единица активности в системе СИ – беккерель (Бк): 1 Бк – активность нуклида, при которой за 1 с происходит один акт распада. В ядерной физике применяется и внесистемная единица ак­тивности нуклида - кюри (Ки): 1 Ки = 3,7∙1010 Бк.

Радиоактивный распад происходит в соответствии с так называемыми прави­лами смещения,позволяющими устано­вить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра.

Пра­вила смещения:

для a -распада

(4)

для b -распада

(5)

 

 

где X – материнское ядро,

Y –дочернее ядро,

A – массовое число,

Z – зарядовое число,

– ядро гелия (a-частица),

–символическое обоз­начение электрона.

 

Правила сме­щения являются след­ствием двух законов, выполняющихся при радиоактивных распадах, — закона сохранения электрического заряда и закона сохранения мас­сового числа: сумма зарядов (массовых чисел) возникающих ядер и частиц равна заряду (массовому числу) исходного ядра.

Если γ; -кванты и α; -частицы имеют строго определенные энергии (Еγ и Eα дискретны), то β; -излучение имеет непрерывный спектр (рис. 2). В энергетическом спектре β; -излучения принято отмечать среднюю энергию Еср и максимальную энергию Emax. Для большинства радионуклидов Еmахср = 2,5...4. Но это отношение может быть и значительно бόльшим. Так, для кобальта-60 – Еmахср = 16, а для европия-158 — Еmахср = 44.

В табл. 1 включены некоторые радиоизотопы, встречающиеся в практике радиационного контроля и имеющие достаточно большой период полураспада. В графе «Виды и энергия излучения» радиоизотопы разнесены по трем группам: альфа-, бета- и гамма-. Указанные здесь Eα, Eβ и Eγ – излучения, имеющие наибольший выход на распад (в скобках указан % выхода на распад). Жирным шрифтом в таблице выделены изотопы, дающие чисто бета-излучение с достаточно высокой энергией, и используемые в радиоизотопных толщиномерах.

Таблица 1

Радионуклиды, основные характеристики

Радионуклид Символ T1/2 Вид и энергия излучения, МэВ (относительная интенсивность, %)
Европий-155 155 Eu 4,96 года Eβ = 0,25; Eγ = 0,087 (32); Eγ = 0,105 (20)
Кобальт-60 60 Co 5,27 года Eβ = 0,314 (99); Eγ = 1,173 (100); Eγ = 1,332 (100)
Криптон-85 85 Kr 10,7 года Eβ = 0,67; Eγ - слаб.
Никель-63 63 Ni 100 лет Eβ = 0,067
Плутоний-238 238 Pu 87,7 года Eα = 5,50 (72); Eα = 5,46 (28); Eγ - слаб.
Прометий-147 147 Pm 2,62 года Eβ = 0,224
Самарий-151 151 Sm 90 лет Eβ = 0,076; Eγ = 0,022 (4)
Свинец-210 210 Pb 22,3 года Eβ = 0,061; Eγ = 0,047 (4)
Стронций-90 90 Sr 28,6 лет Eβ = 0,546
Сурьма-125 125 Sb 2,73 года Eβ = 0,61; Eγ = 0,427 (31); Eγ = 0,599 (24)
Таллий-204 204 Tl 3,78 года Eβ = 0,766
Титан-44 44 Ti 47,3 года Eβ = 1,04; Eγ = 0,078 (98); Eγ = 0,068 (90)
Цезий-137 137 Cs 30,0 лет Eβ = 1,176 (5); Eβ = 0,514 (95); Eγ = 0,662 (85)

Поглощение потока электронов с одинаковыми скоростями в однородном ве­ществе подчиняется экспоненциальному закону

(6)

где N 0и N — число электронов на входе и выходе слоя ве­щества толщиной х, m – линейный коэффициент по­глощения, см-1.

Экспериментально установлено, что отношение линейного коэффициента поглощения m, см-1к плотности вещества ρ;, г/см3 слабо зависит от химического состава поглотителя. Это отношение называется массовым коэффициентом поглощения μm и имеет размерностьсм2/г:

(7)

 

Величина μ;m, см2/г для бета-излучения может быть приблизительно определена из эмпирического соотношения:

 

(8)

 

где Emax – максимальная энергия бета-частиц, МэВ.

Для контроля толщины покрытий и состава веществ используется поток обратно-рассеянного β; -излучения.

Характер процесса рассеяния зависит от энергии исходного излучения, атомного номера и структуры рассеивающей среды, геометрических факторов и т.д. Зависимость плотности потока обратно рассеянного излучения J о толщины рассеивателя d описывается выражением:

(9)

 

 

где μe – постоянный коэффициент, зависящий от энергии излучения:

(10)

 

Jmax плотность потока излучения, обратно-рассеянного от достаточно толстого рассеивателя (d = d нас):

(11)

 

 

где Е max – максимальная энергия бета-спектра, МэВ,

ρ; - плотность рассеивателя, г/см3.

Зависимость потока обратно-рассеянного β; -излучения от атомного номера Z вещества. приведена на рис. 3.

 
 







Дата добавления: 2015-10-18; просмотров: 684. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Вопрос. Отличие деятельности человека от поведения животных главные отличия деятельности человека от активности животных сводятся к следующему: 1...

Расчет концентрации титрованных растворов с помощью поправочного коэффициента При выполнении серийных анализов ГОСТ или ведомственная инструкция обычно предусматривают применение раствора заданной концентрации или заданного титра...

Психолого-педагогическая характеристика студенческой группы   Характеристика группы составляется по 407 группе очного отделения зооинженерного факультета, бакалавриата по направлению «Биология» РГАУ-МСХА имени К...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Типовые ситуационные задачи. Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт Задача 1.У больного А., 20 лет, с детства отмечается повышенное АД, уровень которого в настоящее время составляет 180-200/110-120 мм рт. ст. Влияние психоэмоциональных факторов отсутствует. Колебаний АД практически нет. Головной боли нет. Нормализовать...

Эндоскопическая диагностика язвенной болезни желудка, гастрита, опухоли Хронический гастрит - понятие клинико-анатомическое, характеризующееся определенными патоморфологическими изменениями слизистой оболочки желудка - неспецифическим воспалительным процессом...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия