В начале пробега, когда альфа–частица обладает большей энергией (скоростью, соответственно), удельная ионизация будет меньше, чем в конце, при меньшей скорости (энергии) и большем времени нахождения вблизи атомов вещества и взаимодействия с ними . Пробег альфа-частиц, образующихся при радиоактивном распаде, не превышает в воздухе 11 см, в более плотных средах он, соответственно, меньше.
Проходя через поглотитель, альфа–частицы испытывают упругое рассеяние на электронах и ядрах атомов и неупругое взаимодействие с орбитальными электронами. При этом происходит ионизация и возбуждение атомов и молекул, реже — диссоциация молекул.
Бета-частица (электрон или позитрон) под влиянием атомного ядра тормозится и теряет часть энергии, которая рассеивается в виде тормозного рентгеновского излучения. С увеличением энергии бета–частиц (при распаде ядрами выбрасываются частицы, обладающие разной энергией) и среднего атомного номера поглотителя, тормозное рентгеновское излучение возрастает. Наиболее высокоэнергетические бета–частицы проходят сквозь слой алюминия в 5 мм.
При прохождении нейтронов через вещество, возможно их рассеяние, в результате соударения с ядрами атомов поглотителя или захвата и возникновение ядерных реакций (деление ядер поглотителя). Характер взаимодействия нейтронов с веществом определяется их энергией и составом поглотителя. По уровню энергии условно выделяется пять групп, от холодных и тепловых до быстрых и сверхбыстрых нейтронов. Быстрые нейтроны наиболее эффективно замедляются веществами с малым атомным номером, прежде всего водородосодержащими (парафин, вода, пластмассы). Тепловые нейтроны эффективно поглощаются материалами, содержащими бор и кадмий (бораль, борная сталь, кадмиевые сплавы со свинцом и прочие).
Таким образом, энергия любой частицы, передаваемая веществу, зависит от ее скорости и массы и от состава поглотителя.
При малых скоростях время пребывания частицы вблизи атома больше, вследствие чего и вероятность ионизации атома больше. При равной скорости движения,частица с большей массой, вызовет и большую ионизацию. Так при энергии в 5 МэВ на пути в 1 мм протон образует 250, альфа-частица — 1000, ядро углерода — 8300 пар ионов. В первом приближении, распределение числа ионов и поглощенной дозы на единицу длины пробега частицы совпадают.
Поглощенная доза (Д) — это величина энергии, переданная единице массы облученного вещества, занимающего определенный объем, измеряется в греях.
1 Гр = 1 Дж/кг
С учетом биологической эффективности излучения осуществляется переход от физической дозы в греях к эквивалентной дозе, измеряемой в зивертах. Зиверт — единица биологической дозиметрии.
1 Зв = 100 бэр’ам (биологическим эквивалентам рентгена).
Тысячная доля бэра — миллибэр (мбэр). В практике часто употребляют тысячную долю зиверта — миллизиверт (мЗв) и особенно часто — сотую часть его.
1 сантизиверт = 1 бэр
В общем случае, соотношение поглощенной и экспозиционной доз определяется соотношением толщины поглотителя и величины пробега в нем корпускулярного излучения. Величины Д и D равны, если величина среднего пробега частиц не больше толщины поглощающего слоя.
Мощность поглощенной дозы (Рd) определяется как величина энергии, поглощенной единицей массы вещества в единицу времени
Рd = DД / Dt
измеряется в Дж/кг или Вт/кг.
Для описания характера воздействия радиации на вещество поглотителя используется понятие трека. Это объём вокруг траектории частицы в поглотителе, где происходит потеря её энергии. Радиус трека определяется пробегом вторичных электронов с максимальной энергией и зависит от скорости первичной частицы.
Воздействие ионизирующего излучения приводит к возникновению в облучаемом веществе радиационных дефектов, изменению физико-химической природы поглотителя. Характер изменений определяется дозой, мощностью дозы, энергией частиц, составом и структурой материала поглотителя.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.