26 (Полностью все 26 лекций в пдф), страница 3

Показания дозиметров регистрируются выходным устройством (стрелочные приборы, самописцы, электромеханические счётчики, звуковые или световые сигнализаторы и т. п.).По способу эксплуатации различают дозиметры стационарные, переносные (можно переносить только в выключенном состоянии) и носимые. Дозиметры для измерения дозы излучения, получаемой каждым человеком, находящимся в зоне облучения, называются индивидуальным дозиметром.В зависимости от типа детектора различают: ионизационные дозиметры, сцинтилляционные, люминесцентные, полупроводниковые, фотодозиметры и т. д.В случае ионизационных камер состав газа и вещества стенок выбирают таким, чтобыпри тождественных условиях облучения обеспечивалось одинаковое поглощение энергии (врасчёте на единицу массы) в камере и биологической ткани.

В дозиметрах для измерения экспозиционных доз камеры наполняют воздухом.К числу устройств, накапливающих информацию о дозе излучения, относятся дозиметры, в которых детектором служат специальные сорта фоточувствительных плёнок. Оптическаяплотность почернения (после химической обработки) является мерой дозы излучения.Радиационная защитаРадиационная защита - система регламентации воздействия ионизирующих излучений,направленная на защиту населения и профессиональных работников, а также, изыскание способов ослабления поражающего действия ионизирующих излучений; одно из направлений радиобиологии.Защита включает в себя:• профессиональную защиту от радиации (защита рабочих)• медицинскую защиту от радиации (защита пациентов)• общественную защиту от радиации (защита населения).Основными способами защиты от ионизирующих излучений являются:• защита расстоянием;• защита временем;• защита экранированием:• от α-излучения - лист бумаги, резиновые перчатки, респиратор;• от β-излучения - плексиглас, тонкий слой алюминия, стекло, противогаз;• от γ-излучения - тяжёлые металлы (вольфрам, свинец, сталь, чугун и пр.);• от нейтронов - вода, полиэтилен, другие полимеры;• химические средства дезактивации.Химическая защита от ионизирующего излучения - это ослабление результата воздействияизлучения на организм при условии введения в него химических веществ, называемых радиопротекторами.

Биологическая - представляет собой комплекс репарирующих ферментов и др.6Семестр 4. Лекция 26.Космические лучиКосмические лучи - элементарные частицы и ядра атомов, родившиеся и ускоренные довысоких энергий во Вселенной.Космические лучи можно классифицировать по их происхождению:1) вне нашей Галактики;2) в нашей Галактике;3) на Солнце;4) в межпланетном пространстве.Различают первичные космические лучи - космические лучи до входа в атмосферу и вторичные космические лучи, образовавшиеся в результате процессов взаимодействия первичныхкосмических лучей с атмосферой Земли.Космические лучи являются составляющей естественной радиации (фоновой радиации)на поверхности Земли и в атмосфере.Химический спектр космических лучей в пересчете энергии на нуклон более чем на 94%состоит из протонов, ещё на 4% - из ядер гелия (α-частиц).

Есть также ядра других элементов,но их доля значительно меньше. В пересчете энергии на частицу доля протонов составляет около 35%, доля тяжёлых ядер соответственно больше.Традиционно частицы, наблюдаемые в космических лучах, делят на следующие группы:L, M, H, VH (соответственно, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые). Особенностью химического состава первичного космического излучения является аномально высокое (в несколькотысяч раз) содержание ядер группы L (литий, бериллий, бор) по сравнению с составом звёзд имежзвёздного газа. Данное явление объясняется тем, что частицы космических лучей под воздействием галактического магнитного поля хаотически блуждали в пространстве около 7 млнлет, прежде чем достигнуть Земли.

За это время ядра группы VH могут неупруго провзаимодействовать с протонами межзвёздного газа и расколоться на более легкие фракции. Данноепредположение подтверждается тем, что космические лучи обладают очень высокой степеньюизотропии.Космические лучи были открыты в 1912 г. В. Гессом в опытах по изучению проводимости газов. Обнаруженный спонтанный электрический ток в газе не удавалось объяснить ионизацией, возникающей от естественной радиоактивности Земли. Наблюдаемое излучение оказалось настолько проникающим, что в ионизационных камерах, экранированных толстыми слоями свинца, все равно наблюдался остаточный ток.

Был проведен ряд экспериментов с ионизационными камерами на воздушных шарах. Гесс обнаружил, что излучение растет с высотой, вто время как ионизация, вызванная радиоактивностью Земли, должна была бы падать с высотой. В дальнейшем было доказано, что это излучение направлено сверху вниз.В 1921-1925 годах американский физик Милликен, изучая поглощение космического излучения в атмосфере Земли в зависимости от высоты наблюдения, обнаружил, что в свинце этоизлучение поглощается так же, как и γ-излучение ядер.

Милликен первым и назвал это излучение космическими лучами. В 1925 году советские физики Л.А.Тувим и Л.В. Мысовский провели измерение поглощения космического излучения в воде: оказалось, что это излучение поглощалось в десять раз слабее, чем γ-излучение ядер. Мысовский и Тувим обнаружили также, чтоинтенсивность излучения зависит от барометрического давления - открыли «барометрическийэффект».

Опыты Д.В. Скобельцына с камерой Вильсона, помещенной в постоянное магнитноеполе, дали возможность «увидеть», за счет ионизации, следы (треки) космических частиц. Скобельцын открыл ливни космических частиц. Эксперименты в космических лучах позволилисделать ряд принципиальных для физики микромира открытий. В 1932 году Андерсон открыл вкосмических лучах позитрон. В 1937 году Андерсоном и Неддермейером были открыты мюоныи указан тип их распада. В 1947 году открыли π-мезоны. В 1955 году в космических лучах установили наличие К-мезонов, а также и тяжелых нейтральных частиц - гиперонов.

Квантовая характеристика «странность» появилась именно в опытах с космическими лучами. Экспериментыв космических лучах поставили вопрос о сохранении четности, обнаружили процессы множест7Семестр 4. Лекция 26.венной генерации частиц в нуклонных взаимодействиях, позволили определить величину эффективного сечения взаимодействия нуклонов высокой энергии. Появление космических ракети спутников привело к новым открытиям - обнаружению радиационных поясов Земли (1958 г.,С.Н. Вернов и А.Е. Чудаков и, независимо от них в том же году, Ван Аллен), и позволило создать новые методы исследования галактического и межгалактического пространства.В результате взаимодействия с ядрами атомов атмосферы первичные космические лучи(в основном протоны) создают большое число вторичных частиц - пионов, протонов, нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов.

Таким образом, вместо одной первичной частицы возникает большое число вторичных частиц, которые делятся на адронную, мюонную иэлектронно-фотонную компоненты. Такой каскад покрывает большую территорию и называется широким атмосферным ливнем.В одном акте взаимодействия протон обычно теряет ~50% своей энергии, а в результатевзаимодействия возникают в основном пионы. Каждое последующее взаимодействие первичной частицы добавляет в каскад новые адроны, которые летят преимущественно по направлению первичной частицы, образуя адронный корень ливня.Образующиеся пионы могут взаимодействовать с ядрами атмосферы, а могут распадаться, формируя мюонную и электронно-фотонную компоненты ливня. Адронная компонента доповерхности Земли практически не доходит, превращаясь в мюоны, нейтрино и γ-кванты.Мюоны в свою очередь могут распадатьсяµ + → e + + ν e + ν µ ,µ − → e− + ν e + νµ .Образующиеся при распаде нейтральных пионов γ-кванты вызывают каскад электронови γ-квантов, которые в свою очередь образуют электрон-позитронные пары.

Заряженные лептоны теряют энергию на ионизацию и радиационное торможение. Поверхности Земли в основномдостигают релятивистские мюоны. Электронно-фотонная компонента поглощается сильнее.Один протон с энергией >1014 эВ может создать 106-109 вторичных частиц. Поток космических лучей на уровне моря примерно в 100 раз меньше потока первичных космических лучей (~0,01 см-2·с-1).Интенсивность космических лучей на больших интервалах времени была постоянна втечение ~109 лет. Однако появились данные, что 30-40 тыс. лет тому назад интенсивность космических лучей заметно отличалась от современной. Пик интенсивности связывают со взрывомблизкой к Солнечной системе (~50 парсек) Сверхновой.Замечание.

Парсек (русское сокращение пк, международное сокращение: pc) - распространённая в астрономии внесистемная единица измерения расстояния. Название происходит от параллакс угловой секунды и обозначает расстояние до объекта, годичный тригонометрический параллакс (изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости отположения наблюдателя) которого равен одной угловой секунде. Согласно другому эквивалентному определению, парсек - это такое расстояние, с которого средний радиус земной орбиты (равный одной астрономической единице), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1″): 1 пк ≈ 206 265 а. е.

≈ 3,08568⋅1013 км ≈ 3,2616 световых лет.В околоземном космическом пространстве различают несколько типов космических лучей. К стационарным принято относить галактические космические лучи (ГКЛ), частицы альбедо и радиационный пояс. К нестационарным - солнечные космические лучи (СКЛ).Основными источниками первичных космических лучей являются взрывы сверхновыхзвезд (галактические космические лучи) и Солнце. Большие энергии (до 1016 эВ) галактическихкосмических лучей объясняются ускорением частиц на ударных волнах, образующихся взрывахсверхновых. Природа космических лучей сверхвысоких энергий пока не имеет однозначной интерпретации.Галактические космические лучи (ГКЛ)8Семестр 4. Лекция 26.Галактические космические лучи (ГКЛ) состоят из ядерразличных химических элементов с кинетической энергией Еболее нескольких десятков МэВ/нуклон, а также электронов ипозитронов с Е>10 МэВ.

Эти частицы приходят в межпланетноепространство из межзвёздной среды. Источником этих частицявляются сверхновые звезды нашей Галактики. Возможно, однако, что в области Е<100 МэВ/нуклон частицы образуются засчет ускорения в межпланетной среде частиц солнечного ветраи межзвездного газа. Дифференциальный энергетическийспектр ГКЛ носит степенной характер.Солнечные космические лучиСолнечными космическими лучами (СКЛ) называются энергичные заряженные частицы(электроны, протоны и ядра) выброшенные Солнцем в межпланетное пространство.

ЭнергияСКЛ простирается от нескольких кэВ до нескольких ГэВ. В нижней части этого диапазона СКЛграничат с протонами высокоскоростных потоков солнечного ветра. Частицы СКЛ появляютсявследствие солнечных вспышек.Космические лучи ультравысоких энергийЭнергия некоторых частиц превышает так называемый предел Грайзена-ЗацепинаКузьмина - теоретический предел энергии для космических лучей 6⋅1019 эВ. Несколько десятковтаких частиц за год было зарегистрировано обсерваторией AGASA.