Взаимодействие бета-частиц с веществом. Понятия о радиоактивных потерях

β частицы взаимодействуют с атомными электронами и ядрами вещества. При взаимодействии с атомными электронами происходят те же процессы что и при α. При взаимодействии α частиц с электронами атома в зависимости от кинетической энергии α частиц, происходит выбивание атомных электронов с орбит и переход атомов в ионы, если энергии не достаточно, то происходит смещение электронов на другие орбиты, в результате чего атом возбуждается.

Ионизационные потери рассчитываются по формуле:

При взаимодействии β частиц с ядром имеют место радиационные потери которые рассчитываются из выражения:

Zв-ва - зарядовое число вещества, ч/з которое проходит β частица.

За счет заряда протонов вокруг ядра создается кулоновское поле, при взаимодействии β частицы с ядром , она отдает часть своей энергии ядру, получает от кулоновских сил ускорение, отклоняется на определенный угол, и продолжает движении. При движении с ускорением заряженной частицы происходит электромагнитное излучение – тормозное излучение.

Положения:

1) при прохождении через вещество все виды излучений, частиц взаимодействуют с атомными электронами и с ядром.

2) взаимодействие с атомными электронами сопровождается передачей энергии или заряда частицы электрону атома, что сопровождается зарядом атома или зарядом ядра.

3) взаимодействие с атомными электронами м.б. упругим и неупругим столкновением. Легкие по массе электроны протекают (взаимодействуют) упруго, т.е. траектория их пробега в эл. оболочке криволинейна (это β). α-частицы, чья масса при столкновении с атомом формирует неупругое столкновение, т.е. их траектория прямолинейна.

Взаимодействие с электронами и ядрами обычно возбуждает атом, который моментально приходит в иск. состояние. При этом выделяется γ-квант энергии. Переход атома в спокойное состояние занимает 10^-8-10^-15с.

Особенности взаимодействия β-частицы с веществом: при взаимодействии с атомом наблюдается упругое столкновение. Электрон отдав часть энергии на электрон, он отклоняется, изменяет направление и в силу легкости достигает ядра, но т.к. β-частица сначала вызвала ионизацию, то ядро стало заряженным, а вокруг него формируется поле. β-частица попав в кулоновское поле получает ускорение, испускает γ-квант энергии. эта энергия вторичное γ-излучение. Длина волны ≈ рентгеновскому излучению. Т.о. β-излучение формирует так называемое “тормозное излучение” (рентгеновское).

12.Взаимодействие гамма-излучений с веществом. Фотоэффект, комптоновский эффект, образование пары электрон-позитрон в поле ядра

γ-излучение – это электромагнитное излучение, излучение γ-кванта энергии с очень малой длиной волны (0,1-1 нм).

В отличии от корпускулярного излучения, оно не несёт заряд, следовательно γ-кванты энергии легко проходят через электронную оболочку атома и передают часть энергии электронам.

γ-лучи взаимодействуют с атомными электронами или с ядрами вещества. Проходя через вещество, интенсивность излучения γ-квантов уменьшается по экспоненциальному закону.

I0 - начальная интенсивность γ-квантов.

I - интенсивность излучения γ-квантов после прохождения через вещество толщиной х

M – линейный коэффициент ослабления материала через которое прошел γ-луч(определяется по таблице).

Данное выражение справедливо только в том случае, когда γ-луч проходит через однородный слой.

В других случаях:

Μ - массовый коэффициент ослабления.

M = M1+M2+...+Mn

При взаимодействии γ-квантов с веществом имеет место три основных процесса.

4) Фотоэффект

5) Комптоновское рассеивание, эффект Комптона.

6) Образование пары – кулон-позитрон в кулоновском поле ядра

1) Явление фотоэффекта – γ-квант передаёт энергию близлежащим электронам, которые потом покидают эл. оболочку атома, вызывая косвенную ионизацию. Учитывая, что электромагнитное излучение характеризуется высокой проникающей способностью (проходя через вещество, они ослабляясь, передав часть энергии веществу, продолжают путь в том же направлении).

2) Эффект Комптона – γ-квант энергии передаёт электрону только часть энергии, далее γ-квант отклоняется от траектории, достигает кулоновского поля, возбуждение атома усиливается, а это вызывает “тормозное” (рентгеновское) излучение. Энергия γ-кванта широко колеблется: 0,5-3 МэВ.

3) Рождение в кулоновском поле электроннопозитронных пар, если такое явление наблюдается (Е>1,02 МэВ), то энергия γ-кванта распределяется между электроном и позитроном. Эти β-частицы получают ускорение и формируют тормозное излучение.