И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 2 (1110088), страница 159
Текст из файла (страница 159)
Вероятность фотоэффекта с К-оболочки атома пропорциональна Ет(Е-ат, номер элемента) и быстро убывает с ростом энергии фотона (кривая 1 на рнс. !). В случае эффекта Комптоиа происходит рассеяние фотона на одном из атомных электронов; при этом уменьшается энергия фотона, изменяется направление его движения и происходит ионизация атомов среды.
Вероятность комптоновского рассеяния пропорциональна Е и зависит от энергии фотонов (кривые 2 и 3 на рис. 1). При энергии фотона выше 1,022 МэВ вблизи ядра становится возможным образование пар электрон — позитрон. Вероятность этого процесса пропорциональна Ез и увеличивается с ростом энергии фотона (кривая 4 иа рис. !).
Прн энергии фотона до 0,1 МэВ преобладает классич. рассеяние и фотоэффект, при энергии от О,! до !О МэВ-эффект Комлтона, при энергии выше 20 Мэ †образован пар. Ослабление фотонного И.и. слоем в-ва происходит по экспоненц. закону и характеризуется линейным коэф. ослабления р, к.рый показывает, на какой толщине слоя в-ва интенсивность падающего пучка ослабляется в е раз, Обычно измеряют ослабленно потока излучения и вводят массовый коэф.
ослабления р>р (р — плотность в-ва): Ф„= Фо е '""" и*, где х — толщина слоя в-ва, Фо и Ԅ— падающий и прошедший потоки соответственно. Прй прохождении потока фотонов через среду часть их рассеивается, часть поглощается, поэтому различают массовые коэф. ослабления и поглощения; второй коэф. численно меньше первого. Каждый вид взаимод. излучения со средой характеризуется своими массовыми коэф., зависящими от энергии фотонов и ат.
номера элемента, нз к-рого состоит в-во среды. Нейтронное излучение взанмол, только с атомными ядрами среды. По энергии нейтроньг (в сравнении со средней энергией теплового движения >тТ, где >т- постоянная Вольцмана, Т- абс. т-ра) подразделяют на холодные (Е < й2), тепловые (Е )г)), медленные (>тТ< Е < !05 зВ), промежуточные (!О' < Е < 5 !О' эВ) и быстрые (Е э 5.!05 эВ). Нейтроны в в-ве испытывают упругое и неупругое рассеяние. Прп достаточной энергии нейтроны могут выбивать частично ионизир.
атомы из среды (т. наз. ядра отдачи). При захнаге нейтронов атомными ядрами могут происходить Вдерггма реакции, последствием к-рых является непускание т-квантов, а- и В-частить осколков деления ядра и лр. Ослабление потока нейтронов происходит по зкспоненциальному закону Ф„ = Ф„е-'", где 55>-число атомов даи- 500 ( — ),см/г 1О 1О 10 10 В ' 10' 1 10 10 Е. Иэв 502 ного вада в единипе объема, о-т.наз. сечение захвата.
Значение гу убывает обратно пропорпионально скорости нейтронов, но на этой зависимости имеются максимумы (резонансные области захвата), в к-рых сечение характеристично дла кажлого нуклида и молгет принимать значения от 2 1О " мл лля "1'1 до З,б )б " м' для гзэ)(е. Рнс. 1. Завис масть массового коэффн. ниенга ослаб ен р,'р у-пшучен я в воле от энергии ка итон 1-фо оэффект; 2 н 3-нонизвшшанаа н рагсенштслвная го- сгавляюШ е эффекта Комптона соо ветсзиенно; С-эффект роклсн а и рм вес«- троя-позитрон Глубину проникновения фотонного и нейтронного И.и. в среду характеризуют слоем половинного ослабления Ли, уменьшающим поток излучения вдвое.
В случае ГГ2 воды Лзг — — 9 см для направленного потока у-излучения ьоСо с энфргией 1.25 МзВ н Л„ш 8 см для направленного згз потока нейтронов со срелней эггергией б МэВ. Акт взаимод. любого И.и. с частицами среды продолжается не более 10 ' з с За это время возможна перестройка электронной подсистемы молекул среды (зшериая подсистема остается неизменной). В среде появляются продукты взаимода однозарядные ионы в основном и возбужденном состояниях, электроны разл, энергий, двухзарядные ионы, сннглетные и трнплетные возбужденйые состояния, т. наз. сверхвозбужденные состояния (СВС), имеюшие энергию выше первого потенциала ионизации 1, частиц среды.
В газовой фазе кол-во возбужденных состояний превышает кол-во образовавшихся ионов. в конденсир. фазе-наоборот. Ионизация и возбуждение частиц среды могут происходить с любого электронного знергетич, уровня, но процесс тем вероятнее. чем меньше энергия связи электрона в атомах и молекулах сре,ты Эффективность взаимод. И.и. со средой характеризую! срелней энергией нонообразоваии я И' — энергией. расходуемой на образование одной пары ионов, причем И'превышает (, в 1,5 — 2,5 раза. Осн. доля энергии И и. передается вторичными Ь-электронами. Мгновенное распределение первичных и вторичных электронов по энергиям в среде-т. наз.
спектр деградации излучения — позволяет рассчитать все процессы взаи. мод, по их сечениям в системе и найти состав и вероятность образования разл. ионизированных и возбужденных состояний. В случае взаимод. И.н. с многокомпонентной системой (напро р.ром) распрелеленне энергии излучения между компонеитамн происходит пропорционально электронной доле с этих компонентов-отношению числа электронов, принадлежаших данному компоненту, к общему числу всех электронов системы в единице массы (или объема).
Г!ереданная в-ву энергия И.и. Распреле чается неравномерно вдоль траектории иоиизируюшнх частиц. поэтому пространств. Распределение продуктов нзаимол. также неоднородно. Степень неоднородности тем выше. чем больше ЛПЭ излучения. Это приводит к неодинаковым конечным эффектам при взаимолз. со средой И.н. с различным ЛПЭ (см. Радиаянииаа-тилашегкае реакции).
Источники И.н. различаются видом и знергетнч. спектром излучения, конструкцией, геометрией расположения облу- 501 ИОНИЗИРЛОЩИК ж чающих элементов, мощностью поглощенной дозы и ее распределением в облучаемом объекте, Выделяют след. группы: нзотопные источники, ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц, рентгеновские установки. Среди изотопных источников наиб. Распространены гамма-установки с долгоживущнмн радионуклидами шточгшка гшя срку, б-вил омешсинс сто«я к нз. он ис в по. .
пипа нля коптеанеро; 7-пульт управ.сан» 8 бс синая зяпгята; а.зубам заш ного лабярннта; 10-система палье а нсгог ияов нз «раннлиша 11, 12-аультов я, 13-система лоз мсгрич. «ситро.зя. воСо и 'з'Сз. На рис. 2 представлена схема гамма-установки для облучения объектов большого размера. В рабочей камере 1 расположены излучающие элементы, к-рыс могут находиться в рабочем положении 3 илн в хранилнше 4 (при таком положении помешение ! доступно лля людей). Объекты для облучения погружаются в контейнеры 5 и по транспортной линии 6 доставляются дистанционно к облучателю 3. Все помещения находятся пол дозиметрич.
контролем !3. И.и. ядерных реакторов состоит из у-излучения, быстрых и тепловых нейтронов, осколков деленна. Ускорители заряженных частиц-устройства, ускоряющие электроны илн ионы в элсктрнч. поле (маги. поле м.б. использовано для управления потоком зарюкенных частиц). Различают два осн. конструкционных типа ускорителей: линейные, в к-рых заряженные частицы движутся прямолинейно, и циклические, я к-рых движение идет по круговой траектории. По типу ускоряющего злектрич. поля ускорители деля~ на высоковольтные, в к-рых направление элсктрич. поля во время ускорения ие меняется, и резонансные, в к-рых непрерывное ускорение достигается за счет того, что заряженная частица находится в ускоряющей фазе переменного высокочастотного злектрич, поля. В циклич.
ускорителях (циклотрон, синхротрон, синхрофазотрон и др.) требуемая энергия достигается при многократном прохождении ускоряемой частицы по окружности аппарата, в линейных (линейный индукц, ускоритель, линейный резонансный ускоритель и др.) — за счет приложения высокочастотного электрич. поля к линейной периолич. системе электродов. Осн.
элементы ускорителя- высоковольтный генератор, источник заряженных частиц (ионный источник) и система, в к-рой производится ускорение. В резонансных ускорителях процесс накоплениа частицей энергии происходит за определенное время. зависящее от требуемой энергии и типа ускоряемых частиц, поэтому они работают в импульсном режиме. Нек-рые типы высоковольтных ускорителей (напри каскадный ускоритель) могут использовать- 503 П вЂ” СНзХйзОН П вЂ” СН,)цйз т ОН (П-каркас) 256 ИОНИТЫ ся в режиме постоянного потока ускоренных частиц.
Боль. шинство типов ускорителей применяют для ускорения как электронов, так и позитронов, протонов, дейтронов, Не" и положит. ионов более тяжелых элементов. Резонансные ускорители больших энергий (до десятков ГзВ) применяют в ядерной физике; линейные ускорители с энергией до десятков Мэ — в радиационно-хнм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
