26 (973254)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Семестр 4. Лекция 26.Лекция 26. Понятие о дозиметрии и защите. Космические лучи.Взаимодействие ядерных излучений с веществом. Детектирование различных излучений. Понятие о дозиметрии и защите. Космические лучи, первичное и вторичное излучение. Интенсивность, состав и энергетический спектр. Высотный ход интенсивности космических лучей.Взаимодействие первичного космического излучения с магнитным полем Земли. Широтныйэффект. Радиационные пояса. Происхождение космических лучей.Ионизирующие излученияИонизующие излучения, излучения, взаимодействие которых со средой приводит, в конечном счёте, к ионизации атомов и молекул.

К ионизирующим излучениям относятся: электромагнитное излучение, потоки α-частиц, электронов, позитронов, протонов, нейтронов и других заряженных и нейтральных частиц. Заряженные частицы ионизуют атомы вещества непосредственно при столкновениях, если их кинетическая энергия достаточна для ионизации. Припрохождении через среду потоков нейтральных частиц (нейтронов) или фотонов (квантов рентгеновского и γ-излучений) ионизация обусловлена вторичными заряженными частицами, возникающими в результате взаимодействия первичных частиц со средой.Ионизующие излучения играют большую роль в различных физических и химическихпроцессах, в биологии, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Многие химическиереакции под влиянием ионизирующего излучения осуществляются с большей лёгкостью илипротекают при значительно меньших температурах и давлениях.

Ионизующие излучения применяются для стерилизации, пастеризации и хранения пищевых продуктов, фармацевтическихпрепаратов и т. д. В результате действия ионизующих излучений можно получить разнообразные мутации у микроорганизмов и растений (так называемое биологическое действие ионизирующих излучений).Радиационные эффекты в твёрдом теле - это различные явления в твёрдом теле, вызванные воздействием ионизирующих излучений (потоков ядерных частиц, рентгеновского и γизлучений).

Взаимодействуя с кристаллической решёткой, частицы и кванты вызывают образование в ней вакансий и междоузельных атомов, ионизацию, иногда появление примесей за счётделения атомных ядер, ядерных реакций. Облучение вызывает изменение физических свойствкристаллов (механических, оптических, электрических и др.). В ряде случаев облучение потоком ускоренных ионов применяется для изменения свойств поверхностных слоев твёрдых тел(ионное внедрение).

Изменения свойств полимеров при облучении обусловлены радиационнохимическими превращениями.Детекторы ядерных излученийДетекторы ядерных излучений - приборы для регистрации α- и β-частиц, рентгеновскогои γ-излучения, нейтронов, протонов и т.п. Служат для определения состава излучения и измерения его интенсивности, измерения спектра энергий частиц, изучения процессов взаимодействия быстрых частиц с атомными ядрами и процессов распада нестабильных частиц. Для последней наиболее сложной группы задач особенно полезны детекторы ядерных излучений, позволяющие запечатлевать траектории отдельных частиц - камера Вильсона и её разновидности:диффузионная камера, пузырьковая камера, искровая камера, ядерные фотографические эмульсии.

Действие всех детекторов ядерных излучений основано на ионизации или возбуждении заряженными частицами атомов вещества, заполняющего рабочий объём детекторов ядерных излучений. В случае γ-квантов и нейтронов ионизацию и возбуждение производят вторичные заряженные частицы, возникающие в результате взаимодействия γ-квантов или нейтронов с рабочим веществом детектора.

Таким образом, прохождение всех ядерных частиц через веществосопровождается образованием свободных электронов, ионов, возникновением световых вспышек (сцинтилляций), а также химическими и тепловыми эффектами. В результате этого излучения могут быть зарегистрированы по появлению электрических сигналов (тока или импульсовнапряжения) на выходе детекторов ядерных излучений, либо по почернению фотоэмульсии идр.1Семестр 4. Лекция 26.Электрические сигналы обычно невелики и требуют усиления.

Мерой интенсивностипотока ядерных частиц является сила тока на выходе детекторов ядерных излучений, средняячастота следования электрических импульсов, степень почернения фотоэмульсии и т.д.Важной характеристикой детекторов ядерных излучений, регистрирующих отдельныечастицы, является их эффективность - вероятность регистрации частицы при попадании её врабочий объём детектора ядерных излучений. Эффективность определяется конструкцией детектора ядерных излучений и свойствами рабочего вещества.

Для заряженных частиц (за исключением очень медленных) она близка к единице; эффективность регистрации нейтронов и γквантов обычно меньше единицы и зависит от их энергии. Нередко необходимо, чтобы детекторы ядерных излучений был чувствителен только к частицам одного вида (например, нейтронный детектор не должен регистрировать γ-кванты).Простейшим детектором ядерных излучений является ионизационная камера. Она представляет собой помещённый в герметическую камеру заряженный электрический конденсатор,заполненный газом.

Если в камеру влетает заряженная частица, то в электрической цепи, связанной с электродами камеры, возникает ток, обусловленный ионизацией атомов газа; сила токаявляется мерой интенсивности потока частиц. Камеры используются также и в режиме регистрации импульса напряжения, вызываемого отдельной частицей; величина импульса пропорциональна энергии, потерянной частицей в газе камеры. Ионизационные камеры регистрируютвсе виды ядерных излучений, но их конструкция и состав газа зависят от типа регистрируемогоизлучения.При увеличении разности потенциалов между электродами камеры электроны, возникающие в рабочем объёме камеры, при своём движении к электроду приобретают энергию,достаточную для вторичной ионизации нейтральных молекул газа.

Благодаря этому импульснапряжения на выходе возрастает и его легче регистрировать. На таком же принципе основанаработа пропорционального счётчика, применяемого для измерения интенсивности потока иэнергии частиц и квантов.В счётчике Гейгера-Мюллера напряжённость электрического поля между электродамиимеет ещё большую величину, что приводит к возрастанию ионизационного тока за счёт вторичной ионизации. Амплитуда импульса на выходе перестаёт быть пропорциональной энергиипервичной частицы, однако эта амплитуда становится весьма большой, что облегчает регистрацию импульсов. Счётчики Гейгера-Мюллера благодаря простоте конструкции получили широкое распространение для регистрации α-, β-частиц и γ-квантов.Действие сцинтилляционного детектора основано на явлении флуоресценции (световыхвспышках), возникающей при взаимодействии ядерных частиц со сцинтилляторами - специальными жидкостями, пластмассами, кристаллами, а также благородными газами.

Световаявспышка регистрируется фотоэлектронным умножителем, преобразующим её в электрический импульс. Сцинтилляционные детекторы ядерных излучений обладают высокой эффективностью для γ-квантов и быстродействием. Амплитуды выходного сигнала пропорциональныэнергии, переданной сцинтиллятору частицей, что позволяет использовать эти детекторы дляизмерения энергии ядерных частиц. Высокая эффективность сцинтилляционных детекторовядерных излучений обусловлена тем, что, в отличие от ионизационных камер, пропорциональных счётчиков и счётчиков Гейгера-Мюллера, рабочее вещество детектора является плотным ипоглощающая способность его примерно в тысячу раз превосходит поглощающую способностьгаза при нормальном давлении.Высокой эффективностью обладает также кристаллический счётчик.

Его действие аналогично действию ионизационной камеры. Если в ионизационной камере заряженная частицаобразует свободные электроны и ионы, то в кристаллическом диэлектрическом (алмаз, сернистый цинк и др.) счётчике возникают электронно-дырочные пары. Кристаллические счётчикиприменяются сравнительно редко.Использование в качестве рабочего вещества полупроводниковых кристаллов (обычнокремния или германия с примесью лития) позволяет наряду с высокой эффективностью получать очень хорошее энергетическое разрешение, превышающее разрешающую способность2Семестр 4.

Лекция 26.сцинтилляционных детекторов ядерных излучений и сравнимое с разрешением, достигаемым вгораздо менее светосильных магнитных спектрометрах. Поэтому полупроводниковые детекторы ядерных излучений широко применяются для прецизионных измерений энергетическогоспектра ядерного излучения. Некоторые типы полупроводниковых детекторов необходимо охлаждать до температур, близких к температуре жидкого азота.Для измерения энергии очень быстрых частиц находит применение черенковский счётчик, основанный на регистрации излучения Вавилова-Черенкова. Для регистрации быстрых тяжёлых ионов, например осколков деления ядер, иногда используют диэлектрические детекторы.ДозиметрияДозиметрия - область прикладной физики, в которой изучаются физические величины,характеризующие действие ионизирующих излучении на объекты живой и неживой природы, вчастности дозы излучения, а также методы и приборы для измерения этих величин.Развитие дозиметрии первоначально определялось необходимостью защиты человека отионизирующих излучений.

Вскоре после открытия рентгеновских лучей были замечены биологические эффекты, возникающие при облучении человека.Появилась необходимость в количественной оценке степени радиационной опасности. Вкачестве основного количественного критерия была принята экспозиционная доза, измеряемая вРентгенах и определяемая по величине ионизации воздуха.С открытием радия было обнаружено, что β- и γ-излучения радиоактивных веществ вызывают биологические эффекты, похожие на те, которые вызываются рентгеновским излучением.

При добыче, обработке и применении радиоактивных препаратов возникает опасность попадания радиоактивных веществ внутрь организма. Развились методы измерения активностирадиоактивных источников, являющиеся основой радиометрии.Разработка и строительство ядерных реакторов и ускорителей заряженных частиц, развитие ядерной энергетики и массовое производство радиоактивных изотопов привели к большому разнообразию видов ионизирующих излучений и к созданию многообразных дозиметрических приборов (дозиметров).Исследования биологического действия ионизирующих излучений на клеточном и молекулярном уровнях вызвали развитие микродозиметрии, исследующей передачу энергии излучения микроструктурам вещества.ДозаДоза ионизирующего излучения - энергия ионизирующего излучения, поглощённая вединице массы облучаемого вещества.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций