04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
08.08.2017
14.07.2017
06.07.2017
19.06.2017
19.06.2017
Количественные закономерности поглощения излучения
 11.09.2012

Самый простой вариант излучения, т. е. излучение в виде узкого пучка его поглощения при прохождении через вещество, происходит согласно экспоненциальным выражениям

Количественные закономерности поглощения излучения

где I0 и I - интенсивности излучений исходного и после прохождения через слой толщиной х; μ - линейный коэффициент поглощения (ослабления излучения); x1/2 - толщина слоя полуослабления (полупоглощения).
Величина линейного коэффициента поглощения зависит от вида и энергии излучения, а также от свойств поглощающею излучение материала. Если толщину материала выражать в см, то размерность коэффициента будет в обратных см, т. е. см-1. Слой полуослабления равен толщине материала, ослабляющей интенсивность излучения в 2 раза (аналогично определению Т1/2). Соотношение этих двух показателей сходное выражением (2.7)
Количественные закономерности поглощения излучения

Экспоненциальный закон поглощения выполняется строго для γ-излучения, а для β-излучения только в некотором приближении. Заметные отклонения от закона для β-излучения проявляются при большой толщине поглотителя - примерно 5 слоев полупоглощения и более. Необходимо учитывать то, что для β-излучения всегда имеется предельное значение толщины поглощения, или максимальный пробег (Rmax), соответствующий максимальной энергии β-излучения (Еmax). Для γ-излучений, в строгом соответствии с видом закона поглощения, понятие максимального пробега неприменимо, поглощение в таких случаях оценивается по кратности ослабления излучения
Количественные закономерности поглощения излучения

(здесь n обозначает число слоев полуослабления х1/2). Второе из выражений удобно для ориентировочных оценок.
Поглощение γ-излучений типичных энергий происходит большей частью во взаимодействиях с электронами (см. раздел 2.5), поэтому и значение характеристических коэффициентов ослабления μ должно зависеть от электронной плотности среды, которая для разных элементов должна быть пропорциональна отношению Z/A. Как легко убедиться, это отношение остается приблизительно одинаковым (-0.5) в широкой области значений 1 < Z < 40, в которую входят большинство природных макроэлементов (за исключением водорода). Отсюда следует, что поглощение γ-излучения (определяемое величиной коэффициента μ) не должно значительно изменяться в зависимости от химического состава природных материалов (например, почвы).
Поглощение γ-излучения существенно зависит от плотности среды. Для упрощения расчетов было призвано целесообразным преобразовать коэффициент ослабления в виде μ' = μ/р (т. е. с учетом физической плотности материала р), а толщину поглотителя измерять соответственно не в линейных единицах, а в единицах поверхностной плотности d = x•p с размерностью [мг/см3]. Новый коэффициент μ' назван массовым коэффициентом ослабления излучения, его размерность - [см2/мг]. С учетом сделанных изменений закон поглощения излучения, а также выражение для кратности ослабления принимают вид
Количественные закономерности поглощения излучения

Вышеприведенные зависимости используются для расчета защиты от излучений и для решения множества прикладных задач, в том числе в радиационных методах определения плотности почв и грунтов, запасов воды в снежном покрове и т. п.
1. Внутренняя структура и свойстве атомов определяются содержанием частиц трех видов - протонов и нейтронов (в ядре) и электронов (на оболочках). Электроны, особенно находящееся на внешней оболочке, определяют химические свойства моментов; соотношение протонов и нейтронов в ядре определяет стабильность или нестабильность атомного ядра.
2. Радиоактивность - проявление неустойчивости атомных (точнее, ядерных) структур. Она обусловлена внутриядерными перестройками, которые сопровождаются излучениями элементарных или других микрочастиц.
3. Радиоактивный распад происходит самопроизвольно, какие либо силы физического или химического воздействия на атомы неспособны ни ускорить, ни замедлить, ни тем более остановить его.
4. Радиоактивные превращении различного типа (α-, β-, изомерные переходы, осколочное деление) всегда связаны с переходом ядра из состояния с более высокой внутренней энергией в состояние с меньшей энергией. Полная энергия радиоактивного распада имеет определенное значение, равное разности внутренних энергий ядра до и после распада.
5. Проникающая способность радиоактивных излучений зависит от размера частиц излучений и наличия или отсутствия у них электрического заряда.
6. Ионизирующая способность излучений определяется величиной энергии частиц, которая должна быть достаточной для выбивании электронов на атомов или для перевода их в состояние возбуждения. Способность к ионизации или возбуждению атомов определяет опасность радиоактивных излучений для человека и других живых организмов.
7. Явления, наблюдаемые при поглощении излучений в веществе, используются для обнаружения и количественной оценки интенсивности излучения с помощью детекторов излучения (счетчиков). Идентификация радионуклидного состава естественных или искусственных радионуклидов требует определения энергии излучений, которые выполняются методами спектрометрии или другими способами.
8. Ионизирующая радиация (α-, β-. γ-) после прохождения через вещество не оставляет после себя какой-либо остаточной радиоактивности. Данное утверждение не относится к нейтронному излучению, способному вызывать «наведенную радиоактивность» в результате осуществления ядерных реакций, которые также являются причиной образования на Земле «космогенных радионуклидов».
9. Радиоактивный распад имеет вероятностную природу, его закономерности выполняются достаточно точно только при наличии большого количества радиоактивных атомов.
10. Количество радиоактивного вещества удобнее выражать не в массовых единицах, а в единицах активности, т. е. по количеству распадов в единицу времени. Активность со временем снижается, но доля распадающихся атомов остается постоянной. Период полураспада, т. е. значение времени распада половины от имеющихся радиоактивных атомов, используется в качестве важнейшей характеристики радиоактивного потопа.
11. Заменой концентрационным понятиям в радиологии служит удельная активность (массовая или объемная), т.е. активность радионуклида в пересчете на единицу массы или объема материала.