7Виды ионизирующих излучений, их природа и основные характеристики.

Ионизирующее излучение —различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению (не относят) ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и радиодиапазонов не является ионизирующим, поскольку его энергии недостаточно для ионизации атомов и молекул в основном состоянии.

Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения:

• Коротковолновое электромагнитное излучение (поток фотонов высоких энергий):

  • рентгеновское излучение;

  • гамма-излучение.

• Потоки частиц:

  • бета-частиц (электронов и позитронов);

  • альфа-частиц (ядер атома гелия-4);

  • нейтронов;

  • протонов, других ионов, мюонов и др.;

  • осколков деления (тяжёлых ионов, возникающих при делении ядер).

Источники ионизирующего излучения

Природные источники ионизирующего излучения:

• Спонтанный радиоактивный распад радионуклидов.

• Термоядерные реакции, например на Солнце.

• Индуцированные ядерные реакции в результате попадания в ядро высокоэнергетичных элементарных частиц или слияния ядер.

• Космические лучи.

Искусственные источники ионизирующего излучения:

• Искусственные радионуклиды.

• Ядерные реакторы.

• Ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение).

  • Рентгеновский аппарат как разновидность ускорителей, генерирует тормозное рентгеновское излучение.

8Влияние излучений на организм и основы дозиметрии.

Во-первых, организм человека чувствителен к протекающим через тело электрический ток. Оказывает любое электрическое устройство, создающее мощное магнитное поле ( фен, линии электропередач, бытовая техника). Например, находясь в вагоне метро, человек находится внутри сильного магнитного поля, которое и вызывает в организме электрические токи, представляющие серьезную опасность здоровью человека.

Во-вторых, определенные микроэлементы в теле человека способны поглощать электромагнитную энергию определенных частот из внешней среды. Этот эффект мы можем наблюдать при разогреве пищи в микроволновой печи - электромагнитное излучение высоких частот (2,4 ГГц) резонирует с молекулами воды в пище, передавая ей энергию и нагревая ее. Точно также различные структуры в человеческом организме поглощают электромагнитную энергию от ЭМИ в огромном диапазоне частот.

Но наиболее опасным является третий вид влияния электромагнитного излучения. Как наверное все знают человек состоит из мельчайших живых структур - клеток. Внутри каждой клетки протекают химические процессы, определяющие эмоции и мысли человека в каждый отдельный момент времени. В результате протекания определенных химических реакций клетки человека вырабатывают электрический ток, необходимый для общения между клетками и нервной системой и правильного выполнения функций человеческого организма. Электрические токи в свою очередь создают электромагнитное поле вокруг каждой клетки, а сливаясь от всех клеток вместе образуют вокруг человека электромагнитное поле ( ауру) на определенных частотах ( 40-70 ГГц). И если человек подвержен внешнему электромагнитному излучению на этих частотах, мощность которого выше определенного уровня, то разрушается собственное электромагнитное поле человека, вследствие этого происходят нарушения в химических процессах в клетках человека. В итоге получается, что даже небольшое электромагнитное излучение на частотах 40-70 ГГц. приводит к серьезным нарушениям в организме человека, ослабляет иммунитет и является причиной всевозможных заболеваний.

Дозиметрия - раздел прикладной ядерной физики, рассматривающий ионизирующее излучение, физические величины, характеризующие поле излучения или взаимодействие излучение с веществом, а также принципы и методы определения этих величин. Дозиметрия имеет дело с такими физическими величинами ионизирующего излучения, которые определяют его химическое, физическое и биологическое действие. Важнейшее свойство дозиметрических величин - установленная связь между измеряемой физической величиной и ожидаемым радиационным эффектом.

9Радиоактивные методы в медицине.

В настоящее время полученные результаты позволяют рекомендовать применение радиоактивного фосфора при хронических формах гранулоцитарной лейкемии и особенно для лечения истинной полицитемии.

На принципе избирательного поглощения радиоактивного иода щитовидной железой основано применение этого изотопа для лечения гипертиреозов и некоторых форм рака щитовидной железы

10Получение рентгеновских лучей.

Рентгеновское излучение - это электромагнитные волны, длины которых лежат в интервале от ультрафиолета до гамма - лучей.

Основными источниками рентгеновских лучей служат рентгеновские трубки, представляющие собой вакууммированный стеклянный сосуд (давление газа в трубке менее 10^-6 мм рт. ст.) с двумя впаянными металлическими электродами (катод и анод). Катод в разогретом состоянии является источником свободных электронов. Рабочий участок анода рентгеновской трубки представляет собой металлическое зеркало, изготовленное из различных металлов

В электрическом поле катод - анод ( V = 30 - 60 кВ) электроны движутся к аноду со скоростью, соизмеримой со скоростью света. В результате процессов торможения и взаимодействия электронов с веществом анода с его поверхности распространяется излучение, характер которого изменяется в зависимости от конструкции трубки и режима ее работы.

Источником рентгеновского излучения - рентгеновская трубка. Пучок электронов с катода разгоняется высоким напряжением и ударяется в анод. При этом большая часть энергии пучка расходуется на нагрев анода (который охлаждается проточной водой) и лишь 2% преобразуется в рентгеновское излучение, состоящее из непрерывного и линейчатого спектров. Линейчатый спектр определяется материалом анода, поэтому он получил название характеристического.

В зависимости от переданной атому энергии электрон переходит на более высокий уровень. Затем атом возвращается в прежнее состояние, при этом излучая квант определенной частоты. В зависимости от уровня возбуждения излучение разделяется на серии: K, L, M и т.д. Внутри каждой серии отдельные линии обозначаются греческими буквами. В рентгеновском дифракционном анализе используются линии К , К .

11Как можно отличить тормозное излучение от характеристического по его свойствам (а не по механизму возникновения).

Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле.

Характеристическое излучение - рентг. излучение линейчатого спектра. Характерно для атомов каждого Эл.

12Основные законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и его

квантовомеханическая интерпретация.

Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы фотоэффекта:

1-го закона фотоэффекта: Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока.

2-му закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если , то фотоэффект уже не происходит.

формула Эйнштейна для фотоэффекта:

,где  — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества), — кинетическая энергия вылетающего электрона,  — частота падающего фотона с энергией , h — постоянная Планка.

13Излучение и поглощение света. Спектральный анализ.

Излучение света - атом скачком переходит с одного энергетического уровня на другой. Его энеpгия изменяется на конечную и на вполне определенную величину, равную энергии фотона.

Поглощение света - уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой. Световая энергия при П. с. переходит в различные формы внутренней энергии среды; она может быть полностью или частично переизлучена средой на частотах, отличных от частоты поглощённого излучения.

Спектральный анализ — совокупность методов каче-ого и кол-ого опр. состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодев. материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.