Поле излучения линейного источника

Если один из линейных размеров источника излучения (назовём его «длина») оказывается ощутимо больше других размеров и приближается по значению к расстоянию r или даже превосходит его, то этим размером пренебрегать нельзя и необходимо рассматривать источник линейным – в виде линии, имеющей определённую длину, но поперечные размеры которой остаются пренебрежимо малыми. В качестве примеров такого источника можно рассматривать трубопроводы, по которым протекает радиоактивная жидкость, или кусок провода, имеющий наведённую активность.

В данном случае линейный источник излучения можно представить как совокупность точечных источников, т.е. каждая точка линейного источника рассматривается как отдельная излучающая точка. Расчёт поля излучения такого источника производится путём интегрирования точечных источников вдоль отрезка прямой, по длине равного длине источника.

Необходимо рассмотреть два случая – когда точка детектирования находится на продолжении оси источника (рисунок 3) и в стороне от оси (рисунок 4).

Рисунок 3. Линейный источник излучения и точка детектирования на оси источника

Поле излучения поверхностного источника

Рисунок 4. Линейный источник излучения и точка детектирования в стороне от оси источника.

В случае, приведённом на рисунке 3, расстояние r от источника до точки детектирования определяется от центра отрезка, на рисунке 4 – по перпендикуляру от оси источника до точки детектирования.

Значения плотности потока излучения (в случае источника без самопоглощения) можно найти по следующим формулам:

для случая, приведённого на рисунке 3:

для случая, приведённого на рисунке 4:

Для случая, приведённого на рисунке 3 необходимо также учитывать самопоглощение в материале источника. Вывод формулы для этого случая производится на практическом занятии по данной теме.

Поле излучения поверхностного источника

Если два размера источника оказываются сравнимыми с расстоянием r, а третий размер остаётся пренебрежимо малым, то такой источник излучения называют поверхностным. Такой источник приведён на рисунке 5.

Рисунок 5. Поверхностный источник излучения

Примером такого рода источников может служить любая поверхность, загрязнённая радиоактивными веществами или лист радиоактивного металла. Расчёт поля для прямоугольной плоскости можно произвести путём интегрирования линейных источников, равных по длине одной стороне вдоль другой стороны. Плоскости сложных геометрий могут быть разбиты на меньшие участки более простых форм и затем уровень излучения от них определяется по принципу суперпозиции. Формулы для расчёта полей излучения для наиболее простых геометрий – круга и прямоугольника – рассматриваются на практических занятиях.

Поля излучения объёмных источников

Если рассматриваемый источник излучения нельзя упростить до поверхностной, линейной или точечной геометрии, необходимо рассматривать его объёмным, т.е. учитывать все геометрические размеры и форму источника (рисунок 6). Помимо этого необходимо иметь в виду, что при прохождении через толщу материала самого источника, часть излучения окажется потерянным за счёт поглощения в этом материале. Данное явление называется самопоглощением излучения и характеризуется линейным коэффициентом самопоглощения. По физической сути этот коэффициент является линейным коэффициентом поглощения материала источника.

Рисунок 6. Объёмный источник излучения.

На практических занятиях рассматриваются формулы для расчёта поля объёмного источника в геометрии шара и цилиндра – с учётом самопоглощения и без него.