 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
165
Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию
электрических зарядов различных знаков. Источники этих излучений широко используются в технике,
химии, медицине, сельском хозяйстве и других областях, например, при измерении плотности почв,
обнаружении течей в газопроводах, измерении толщины листов, труб и стержней, антистатической
обработке тканей, полимеризации пластмасс, радиационной терапии злокачественных опухолей и др.
Однако следует помнить, что источники ионизирующего излучения представляют существенную
угрозу здоровью и жизни использующих их людей.
Существуют два вида ионизирующих излучений:
корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета¹-излучение
и нейтронное излучение);
электромагнитное (гамма(
?)
-излучение и рентгеновское) с очень малой длиной волны.
1
В литературе принято обозначать альфа- и бета-частицы с помощью соответствующих греческих букв – а-частицы и
?
-
частицы.
Рассмотрим основные характеристики указанных излучений. Альфа(а)-излучение представляет собой
поток ядер гелия, обладающих большой скоростью. Эти ядра имеют массу 4 и заряд +2. Они
образуются при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. В настоящее время известно
более 120 искусственных и естественных альфа-радиоактивных ядер, которые, испуская альфа-частицу,
теряют 2 протона и 2 нейтрона.
Энергия альфа-частиц не превышает нескольких МэВ¹. Излучаемые альфа-частицы движутся
практически прямолинейно со скоростью примерно 20 000 км/с.
1
МэВ – единица энергии (мега-электрон-вольт), применяемая в атомной и ядерной физике. 1МэВ = 10
6
эВ (электрон-
вольт). Для перевода значений энергии излучения в систему СИ пользуются следующими соотношениями: 1 эВ = 1,60206 •
10
-19
Дж; 1 МэВ = 1,60206 • 10
-13
Дж.
Под длиной пробега частицы в воздухе или других средах принято называть наибольшее расстояние
от источника излучения, при котором еще можно обнаружить частицу до ее поглощения веществом.
Длина пробега частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии и среды, в которой происходит
движение. С возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности среды длина пробега
увеличивается. Если начальная энергия излучаемых частиц одинакова, то тяжелые частицы обладают
меньшими скоростями, чем легкие. Если частицы движутся медленно, то их взаимодействие с атомами
вещества среды более эффективно и частицы быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии.
Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см. Так, например, альфа-частицы с
энергией 4 МэВ обладают длиной пробега в воздухе примерно в 2,5 см. В воде или в мягких тканях
человеческого тела, плотность которых более чем в 700 раз превышает плотность воздуха, длина
пробега альфа-частиц составляет несколько десятков микрометров. За счет своей большой массы при
взаимодействии с веществом альфа-частицы быстро теряют свою энергию. Это объясняет их низкую
проникающую способность и высокую удельную ионизацию: при движении в воздушной среде альфа-
частица на 1 см своего пути образует несколько десятков тысяч пар заряженных частиц – ионов.
Бета-излучение представляет собой поток электронов (
?
-
-излучение, или, чаще всего, просто
?
-
излучение) или позитронов (
?
+
-излучение), возникающих при радиоактивном распаде. В настоящее
время известно около 900 бета-радиоактивных изотопов.
Масса бета-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы альфа-частиц. В зависимости от
природы источника бета-излучений скорость этих частиц может лежать в пределах 0,3 – 0,99 скорости
света. Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ, длина пробега в воздухе составляет
приблизительно 1800 см, а в мягких тканях человеческого тела ~ 2,5 см. Проникающая способность
бета-частиц выше, чем альфа-частиц (из-за меньших массы и заряда). Например, для полного
поглощения потока бета-частиц, обладающих максимальной энергией 2 МэВ, требуется защитный слой
алюминия толщиной 3,5 мм. Ионизирующая способность бета-излучения ниже, чем альфа-излучения:
на 1 см пробега бета-частиц в среде образуется несколько десятков пар заряженных ионов.
Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического
заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии
различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 КэВ¹), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до
500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ). Среди медленных нейтронов различают
тепловые нейтроны с энергией менее 0,2 эВ. Тепловые нейтроны находятся по существу в состоянии