Спектр альфа излучения

Спектр альфа излучения

Читайте также:

  1. V ЛЕКЦИЯ-ТЕЗИС
  2. Ая лекция
  3. Ая лекция
  4. Бесплатная лекция Зива Корена
  5. Биосинтез белков. Лекция № 10.
  6. БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ. Лекция № 11.
  7. Бодров Ю.И. Лекция. ЛЕКЦИЯ №4.
  8. Введение (установочная лекция)
  9. ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ
  10. Вводная лекция
  11. Вводная лекция
  12. Вводная лекция

Альфа-излучение – это корпускулярное ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц. Альфа-частица (α-частица)представляет собой ядро атома гелия‑4 (2Не 4 ). Ядро атома гелия имеет двойной положительный заряд и четыре единицы массы. Масса α-частицы равна 4,002777 а.е.м. Скорость движения α-частиц порядка 10 9 см/сек.

Эти частицы возникают при радиоактивном распаде ядер некоторых элементов или при ядерных реакциях. Известно более двухсот альфа — активных ядер. Альфа-распад характерен для тяжелых и редкоземельных элементов. Самым легким из альфа-активных ядер является изотоп церий-142.

Примерами источников альфа-частиц могут служить альфа-распад изотопов плутония-239 и самария-147:

Спектр энергий альфа-частиц, образованных при распаде какого-либо определенного изотопа дискретный (состоящий из одной или нескольких линий). Наличие в спектре нескольких линий объясняется тем, что при альфа-распаде иногда образуются возбужденные ядра, которые переходят в основное состояние, испуская гамма-кванты. В этом случае энергия распада делится между альфа-частицей и гамма-квантом. Например, при альфа -распаде ядра Th 228 72% испускаемых альфа-частиц имеют энергию 5,42 МэВ, а 28% альфа-частиц – 5,34 МэВ. Это значит, что в 28% случаев часть энергии (0,08 МэВ) уносится гамма-квантом (квантовый выход такого распада равен 28%). Спектр альфа-излучения Th 228 приведен на рис. 1.

Рисунок1 — Спектр альфа-излучения тория-228

Периоды полураспада альфа-активных ядер варьируются в очень широких пределах от 1 мкс (изотоп 86Rn 215 ) до 1,4·10 17 лет (изотоп 82Pb 204 ).

Энергия альфа-частиц, испускаемых тяжелыми радионуклидами (А>200), лежит, как правило, в диапазоне 4. 9 МэВ. Для редкоземельных элементов (А=140. 160) этот диапазон составляет 2. 4,5 МэВ. Энергии испускаемых альфа-частиц для некоторых тяжелых радионуклидов приведены в таблице1.

Таблица 1 — Характеристики некоторых альфа — излучателей

Изотоп Название Энергия альфа-частиц, МэВ Период полураспада Дочерний изотоп
Ra 226 радий-226 4,78 (94,3%); 4,60 (5,7%) 1620 лет Rn 222
Ra 224 радий-224 5,68 (95%); 5,44 (5%) 3,64 сут. Rn 220
Rn 222 радон-222 5,49 (99%); 4,89 (1%) 3,82 сут. Po 218
Po 218 полоний-218 6,00 3,05 мин. Pb 214
Po 210 полоний-210 5,30 140 сут. Pb 206
Th 228 торий-228 5,42 (72%); 5,34(28%) 1,91 года Ra 224
Bi 212 висмут-212 6,09 60,5 мин. Tl 208
U 238 уран-238 4,17 4,5·10 9 лет Th 234
Am 241 америций-241 5,57 432,2 года Np 237

При прохождении альфа-частиц через вещество их энергия расходуется, в основном, на ионизацию и возбуждение атомов среды. Потери энергии за счет торможения пренебрежимо малы из-за большой массы альфа-частиц.

Одним из наиболее характерных свойств α-частиц является наличие у них определенного пробега.На практике часто нужно знать величину пробега частиц в веществе. Для альфа-частиц длина пробега обычно определяется по эмпирическим формулам. Средний линейный пробег в воздухе (Rв) можно вычислить по формулам:

Rв = 0,56 Ea , см , (для Ea 3 ;

А – атомный вес вещества.

В таблице 2 приведены экспериментальные данные по пробегу альфа-частиц в различных веществах.

Таблица 2 — Пробег альфа-частиц в различных веществах, мкм

Еa,МэВ Алюминий Биологическая ткань Вода Медь Свинец Графит
4,05 5,06 4,96 2,26 3,34 2,76
7,38 10,4 10,2 3,96 5,61 5,37
11,5 17,4 17,1 5,88 8,39 8,82
16,5 26,2 25,8 8,13 11,7 13,2
22,2 36,7 36,2 10,6 15,3 18,4
28,8 48,8 48,2 13,5 19,4 24,3
36,2 62,4 61,7 16,6 23,8 31,0
43,4 78,0 76,8 20,9 31,5 39,1
52,2 94,4 93,0 24,5 37,0 47,2
61,6 28,3 42,7 56,1

α-Частицы с одинаковой энергией (моноэнергетические) в поглотителе проходят практически одно и то же расстояние, т.е. число α-частиц почти на всем пути пробега постоянно и резко падает до нуля в конце пробега.

Читайте также:  Начальная стадия рака печени симптомы

Пробег α-частиц практически прямолинеен из-за их большой массы, которая препятствует отклонению α-частицы от прямолинейного пути под действием электрических сил атома. Установлено, что разброс частиц по длине пробега относительно некоторого среднего значения Ro составляет всего 1. 2% (рис.2).

Рисунок 2 — Разброс альфа-частиц по длине пробега в веществе

Ионизирующую способность излучения можно охарактеризовать линейной плотностью ионизации d. Она представляет собой отношение числа пар ионов DN, образуемых заряженной частицей к длине пройденного ею пути Dl.

Полная ионизация для α-частиц составляет несколько сот тысяч пар ионов.

Чем больше энергия α-частицы, тем больше ее пробег и больше образованных пар ионов. Линейная плотность ионизации также зависит от энергии α-частицы, но зависимость обратная — чем меньше энергия частицы, а следовательно и скорость, тем больше вероятность взаимодействия ее с орбитальными электронами.

Линейная плотность ионизации воздуха вдоль пробега α-частицы показана на рисунке 3.

Рисунок 3 -Линейная плотность ионизации воздуха вдоль пробега α-частицы.

Из рисунка видно, что линейная плотность ионизации распределяется неравномерно, возрастает к концу пути, а затем резко падает до нуля. Например, α-частица с энергией 4,8 МэВ в воздухе вначале пути образует 2·10 4 пар ионов/см, а в конце пути 6·10 4 пар ионов/см. Увеличение плотности ионизации в конце пути с последующим резким уменьшением до нуля объясняется тем, что α-частица, испытывая торможение, по мере движения в веществе теряет свою скорость; следовательно, увеличиваются время прохождения ее через атом в конце пути и, соответственно, вероятность передачи электрону энергии, достаточной для его вырывания из атома. Когда же скорость α-частицы становится сравнимой со скоростью движения атомов вещества, то α-частица захватывает и удерживает сначала один, а затем и второй электрон и превращается в атом гелия — ионизация прекращается.

Несмотря на высокие значения энергий α-частиц, их проникающая способность и пробег крайне малы, например в воздухе 4·10 см, а в мягких тканях человека, в жидких и твердых веществах будет составлять несколько микрон. Максимальный пробег α-частиц в воздухе при изменении энергии от 1 до 10 МэВ меняется от 0,52 до 10,5 см и при Еα = 5 МэВ составляет 3.52 см, а в биологической ткани меняется от 7,2· 10 -1 до 1,2· 10 -2 см, при Е α = 5 МэВ Rmax = 4,4· 10 -3 см.

| следующая лекция ==>
Прямая, перпендикулярная плоскости | ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИИ МОТИВАЦИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 1613 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Радиоактивное излучение невидимо. Оно обнаруживается с помощью различных явлений, происходящих при его действии на вещество (свечение люминофоров или флуоресцирующих экранов, ионизация вещества, почернение фотоэмульсии после проявления и т. п.). Характер испускаемого радиоактивными веществами излучения изучен как по поглощению его в веществе, так и по отклонению этих лучей в электрическом и магнитном поле. Было обнаружено, что радиоактивное излучение в поперечном магнитном поле разделяется обычно на три пучка. Пока не была выяснена природа этих излучений, лучи, отклоняющиеся к отрицательно заряженной пластинке, условно были названы альфа-лучами, отклоняющиеся к положительно заряженной пластинке – бета-лучами, а лучи, которые совсем не отклонялись, были названы гамма-лучами. Такое разделение радиоактивного излучения в электрическом поле позволило установить, что гамма-лучи представляют собой истинные лучи, так как они даже в сильном электрическом или магнитном поле не отклоняются; альфа- и бета-лучи являются заряженными частицами и способны отклоняться.

Альфа-частицы представляют собой ядра атомов гелия и состоят из двух протонов и двух нейронов; они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, равную 4,003 а. е. м. Масса этих частиц превышает массу электрона в 7300 раз; энергия их колеблется в пределах 2…11 МэВ. Для каждого данного изотопа энергия альфа-частиц постоянна. В спектре альфа-излучения очень незначительный процент короткопробежных и длиннопробежных частиц, поэтому альфа-излучение считают монохроматическим. Пробег альфа частиц воздухе составляет в зависимости от энергии 2…10 см, в биологических тканях – несколько десятков микрометров. Так альфа-частицы массивны и обладают сравнительно большой энергией, путь их в веществе прямолинеен; они вызывают сильно выраженные эффекты ионизации и флуоресценции. В воздухе на 1 см пути альфа-частица образует 100…250 тыс. пар ионов. Поэтому альфа-излучатели при попадании в организм крайне опасны для человека и животных. Вся энергия альфа-частиц передается клеткам организма, что наносит им вред.

Читайте также:  Лотримин инструкция по применению цена

Бета-частицы представляют собой поток частиц (электроны или позитроны) ядерного происхождения. Позитрон – элементарная частица, подобная электрону, но с положительным знака заряда. Физическая характеристика электронов ядерного происхождения (масса, заряд) такая же, как и у электронов атомной оболочки.

В отличие от альфа-частиц одного и того же радиоактивного элемента бета-частицы обладают различным запасом энергии от нуля до некоторого максимального значения). Это объясняется тем, что при бета-распаде из атомного ядра вылетают одновременно с бета-частицей нейтрино.

Энергия, освобождаемая при каждом акте распада, распределяется между бета-частицей и нейтрино. Если бета-частица вылетает из ядра с большим запасом энергии, то нейтрино испускается с малым уровнем энергии и наоборот. Поэтому энергетический спектр бета-излучения сплошной или непрерывный.

Поскольку бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента имеют различный запас энергии, то величина их пробега в одной и той же среде будет неодинаковой. Пусть бета-частиц в веществе извилист, так как, имея крайне малую массу, они легко изменяют направление движения под действием электрических полей встречных атомов. Бета-излучение обладает меньшим эффектом ионизации, чем альфа-излучение. Оно образует 50…100 пар ионов на 1 см пути в воздухе и имеет «рассеянный тип ионизации».

Пробег бета-частиц в воздухе может составлять в зависимости от энергии до 25 м, в биологических тканях – до 1 см. Скорость движения бета-частиц в вакууме равна 1 ·10¹º…2.9·10¹º см/с (0,3…0,99 скорости света).

Различные радиоактивные изотопы значительно отличаются друг от друга по уровню энергии бета-частиц. Максимальная энергия бета-частиц различных элементов имеет широкие пределы – от 0,015…0,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 3…12 МэВ (жесткое бета излучение).

Гамма-излучение представляет собой поток электромагнитных волн, так же как радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, рентгеновское излучение.

Различные виды электромагнитного излучения отличаются условиями образования и определенными свойствами (длиной волны, энергией).

Рентгеновское излучение возникает при торможении электронов в электрическом поле ядер атомов вещества (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении атомов и молекул (характеристическое рентгеновское излучение). При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в невозбужденное может происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.

Гамма-кванты – это излучение ядерного происхождения. Они испускаются ядрами атомов при альфа- и бета-распаде природных и искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- и бета-частицей). Это избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов.

Гамма-кванты лишены массы покоя. Это значит, что фотоны существуют только в движении. Они не имеют заряда и поэтому в электрическом и магнитном полях не отклоняются. В веществе и вакууме гамма-лучи распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника. Скорость распространения их в вакууме равняется скорости света(3·10¹º см/с).

Энергия гамма-кванта Eγ пропорциональна частоте колебаний и определяется по формуле

Частота колебаний гамма-квантов связана с длинной их волны. Чем больше длина волны, тем меньше частота колебаний, и наоборот, т.е. частота колебаний обратно пропорциональна длине волны. Чем меньше длина волны и больше частота колебаний излучения, тем больше его энергия и, следовательно, проникающая способность. Энергия гамма-излучения естественных радиоактивных элементов колеблется от нескольких килоэлектронвольт до 2…3 МэВ и редко достигает 5…6 МэВ.

Читайте также:  Немеет левая рука и затылок

Гамма-излучатели редко имеют однозначную энергию квантов (моноэнергетический или монохроматический спектр). В состав потока гамма-излучения чаще входят кванты различной энергии. Однако «набор» их для каждого изотопа постоянен и образует линейчатый спектр излучения.

Гамма-кванты, не имея заряда и массы покоя, вызывают слабое ионизирующее действие, но обладают большой проникающей способностью. Путь пробега в воздухе достигает 100…150 м.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8324 — | 7949 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Альфа-распад — (α распад) испускание альфа частиц атомными ядрами в процессе самопроизвольного (спонтанного) радиоактивного распада (см. Радиоактивность). При А. р. из радиоактивного («материнского») ядра с атомным номером Z и массовым числом (См.… … Большая советская энциклопедия

Альфа-спектрометр — прибор для измерения энергии α частиц, испускаемых радиоактивными ядрами (см. Альфа распад). Принцип действия А. с. основан либо на магнитном анализе α частиц (магнитные А. с.), либо на исследовании их ионизующего действия (ионизационные… … Большая советская энциклопедия

РМГ 78-2005: Государственная система обеспечения единства измерений. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и определения — Терминология РМГ 78 2005: Государственная система обеспечения единства измерений. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и определения: 3.1 активность радионуклида в источнике; A : Отношение числа спонтанных ядерных переходов dN из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 20.57.401-77: Источники излучения радионуклидные. Номенклатура показателей назначения — Терминология ГОСТ 20.57.401 77: Источники излучения радионуклидные. Номенклатура показателей назначения оригинал документа: 4. Активность радионуклида (радионуклидов) в источнике По ГОСТ 15484 81 Определения термина из разных документов: Акт … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Энергетический спектр — 26. Энергетический спектр Ндп. Спектральная плотность Функция, представляющая собой преобразование Фурье от корреляционной функции, аргументом которой является частота Источник: ГОСТ 16465 70: Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Энергетический спектр ионизирующих частиц — 52. Энергетический спектр ионизирующих частиц D. Strahlungsenergiespekrum E. Energy radiatoin spectrum F. Spectre de rayonnement ener gёtique Распределение ионизирующих частиц но энергии. Примечание. Аналогичным образом строят… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Энергетический спектр ионизирующих частиц (альфа-частиц, бета-частиц, фотонов, нейтронов) — 7. Энергетический спектр ионизирующих частиц (альфа частиц, бета частиц, фотонов, нейтронов) По ГОСТ 15484 81 Источник: ГОСТ 20.57.401 77: Источники излучения радионуклидные. Номенклатура показателей назначения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

метод — метод: Метод косвенного измерения влажности веществ, основанный на зависимости диэлектрической проницаемости этих веществ от их влажности. Источник: РМГ 75 2004: Государственная система обеспечения еди … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Вселенная — Крупномасштабная структура Вселенной как она выглядит в инфракрасных лучах с длиной волны 2,2 мкм 1 600 000 галактик, зарегистри … Википедия

Галактика — У этого термина существуют и другие значения, см. Галактика (значения). NGC 4414, спиральная галактика из созвездия … Википедия

Чёрная дыра — У этого термина существуют и другие значения, см. Чёрная дыра (значения). Изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл»: Активная галактика M87. В ядре галактики, предположительно, находится чёрная дыра. На сни … Википедия

Ссылка на основную публикацию
Сколько проходят прыщи
Третью неделю уже лечу угревую сыпь по всему лицу и шее, а никак не проходит. Похожа на акне, потому что...
Симптомы аппендицита у детей 12 лет
Боль в животе, слабость, повышение температуры тела могут быть симптомами как отравления, так и аппендицита. В последнем случае важно действовать...
Симптомы артроза голеностопного сустава
Артроз голеностопного сустава – это хроническая патология хряща сочленения, которая развивается постепенно. При этом ткани становятся тонкими, разрушаются. Если вовремя...
Сколько раз можно делать рентген детям
7 минут Автор: Любовь Добрецова 24637 Диагностические исследования, функциональной основой которых является рентгенологическое излучение, смело можно назвать наиболее распространенными методиками,...
Adblock detector