10. Ослабление интенсивности электромагнитных излучений в веществе за счет фотоэффекта, Комптон-эффекта и эффекта образования электрон-позитронных пар.
Ослабление потока γ-квантов при прохождении через различные в-ва происходит вследствие их поглощения и рассеяния за счет трех процессов:
1) фотоэффекта (фотоэлектрического поглощения). Это взаимодействие γ-квантов с атомом, при котором γ-квант поглощается (исчезает), а из атома вырывается электрон. Энергия γ-кванта расходуется на разрыв связи электрона с ядром и на сообщение электрону Е кин. Фотоэффект наблюдается на внутренних электронных оболочках тяжелых атомов при низких энергиях γ-квантов. Вер-ть фотоэффекта пропорциональна четвертой степени атомного номера в-ва и резко падает при увеличении энергии γ-квантов. Необходимое условие: превышение Е над Е связи электрона. Вер-ть фотоэффекта увеличивается с ростом Е связи электрона. Не наблюдается на слабосвязанных электронах. Ф/эффект-главный механизм поглощения мягкого э/м излучения в тяж. Ме
2) комптон эффекта (комптоновское рассеяние) Рассеяние γ-квантов происходит на слабосвязанных электронах. Взаим-е квантов с е представляется как столкновение, в котором γ-квант передает часть своей энергии электрону (электрону отдачи), а сам рассеивается. После рассеивания электрон отдачи (комптоновский е) и измененный γ-квант разлетаются под разными углами. Длина волны и Е γ-кванта изменяются. Вероятность комптон эффекта пропорциональна заряду в-ва. Т.е. наблюдается при Е> 1 МэВ и является процессом первоначального направления с удлинением длины волны.
3) эффекта образования электрон-позитронных пар.
При взаимодействии γ-квантов с полем ядра при большой энергии может образоваться пара частиц: электрон и позитрон. Вся Е γ-квантов преобразуется в Е этих частиц. Необходимое условие: Е налетающего кванта не менее 1,02 МэВ. Вер-ть образования пар растет с увеличением Е γ-квантов и пропорциональна z2.
11. Линейный и массовый коэффициенты ослабления. Характер взаимодействия нейтронов с веществом.
µ-линейный коэффициент(лк) ослабления, который показывает относительное уменьшение плотности потока на единицу длины вещества поглотителя и имеет размерность см^-1.Т. к. лк зависит от плотности среды и возрастает с увеличением плотности, то для характеристики ослабления вводится массовый коэффициент ослабления(µm) равный отношению линейного коэффициентаослабления к плотности среды, измеряется в см2/г.
Использование линейного коэффициента ослабления ограничено фактом, что он меняется в зависимости от плотности поглотителя, даже если материал поглотителя одинаков. Поэтому, намного более широко используется массовый коэффициент ослабления, который определен как:
где ρ - плотность среды. Для заданной энергии гамма-излучения массовый коэффициент ослабления не менятся от физического состояния поглотителя. Например, он будет тем же самым для воды, независимо, представлена ли она в виде жидкости или пара. Массовый коэффициент ослабления в составном веществе или смеси элементов можно вычислить из соотношения:
Характер взаимодействия нейтронов(н) с веществом.
Нейтроны не несут электр. заряда, что позволяет им беспрепятственно проникать вглубь атомов, достигая ядер, они либо поглощаютсяими, либо рассеиваются на них.
Основные способы взаим. нейтр. с в-ом: 1) Упругое рассеяние. Н и ядро сталкиваются и разлетаются в разные стороны др. от др. В-ва, содер-е больш. кол-во ат.Н (Н2О, парафин) используют для защиты от нейтр-го излучения. Чем выше Е н., тем выше доля участия в ионизации в-ва, способ-го упругому рассеянию. 2) Неупругое рассеяние. Способ взаимод-я н с в-ом при гамма после сталкновения с ядром часть энергии н расходуется на возбуждение ядра атома отдачи, возвращаясь практически мгновенно в осн. сост-е, ядро испускает гамма-квант, а н в рез-те взаим-я с ядром теряет часть Е и замедляется. 3) Радиационный захват с испусканием гамма-кванта(г-к). При этом н. захватывается ядром атома и входит в его состав, при этом ядро переходит в возб-е сост-е, возвращ-ся в осн-е сост-е и испускает г-к. В ре-те возн-т изотоп этого же элемента с атомной массой на 1 ед. больше. 4) Радиац. захват с испусканием частицы. Н. захватывается ядром →ядро возб-ся→испускается протон, н., ат. частица. Хар-но наличие порога; при Е н. ↓пороговое значение, вер-ть такого процесса ≈0
12. Единицы радиоактивности (Бк, Ки). Экспозиционная доза и единицы экспозиционной дозы (Кл/кг, Р). Поглощенная доза и единицы измерения поглощенной дозы (Гр, рад). Эквивалентная доза и единицы измерения эквивалентной дозы (Зв, бэр).
Беккерель (русское обозначение: Бк; международное: Bq) — единица измерения активности радиоактивного источника в Международной системе единиц (СИ). Один беккерель определяется как активность источника, в котором за одну секунду происходит в среднем один радиоактивный распад.
Для измерения активности используется также внесистемные единицы измерения кюри и (в последнее время редко) резерфорд:
1 Ки = 3,7·1010 Бк (точно).
1 Бк ≈ 2,703·10−11 Ки.
1 Рд = 1·106 Бк (точно) = 1 МБк.
1 Бк = 1·10−6 Рд (точно).
Экспозиционная доза — мера ионизации воздуха в результате воздействия на него фотонов, равная отношению суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованного ионизирующим излучением, поглощённым в некоторой массе сухого воздуха при нормальных условиях, к массе этого воздуха.
Единицы измерения:
Международная система единиц (СИ) — Кл/кг;
Внесистемная единица — рентген. 1р=0,258мКл/кг
Поглощённая доза — величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. Выражается как отношение энергии излучения, поглощённой в данном объёме, к массе вещества в этом объёме.
Основополагающая дозиметрическая величина.
В Международной системе единиц (СИ) поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название — грей (русское обозначение: Гр; международное: Gy). Использовавшаяся ранее внесистемная единица рад равна 0,01 Гр.
Эквивалентная доза (E, HTR) характеризует биологический эффект облучения организма ионизирующим излучением.
В Международной системе единиц (СИ) эквивалентная доза измеряется (также, как и поглощённая доза) в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), то есть эквивалентная и поглощённая дозы имеют одинаковую размерность. Однако единица измерения эквивалентной дозы имеет специальное название — зиверт (Зв, Sv), отличающееся от единицы измерения поглощённой дозы, имеющей название грей.
Используется также внесистемная единица эквивалентной дозы — бэр (аббревиатура от «биологический эквивалент рентгена», англ. rem (roentgen equivalent man). 1 бэр = 0,01 Зв.