Список литературы

1. Смирнов С.Н., Герасимов Д.Н.; Радиационная экология физика ионизирующих излучений.

2. Сивухин Д.В.; Курс общей физики, том 5

3. Мухин К.Н.; Экспериментальная ядерная физика, том 1 и 2.

4. Герасимов Д.Н., Глазков; Биологическое воздействие интенсивных излучений.

Основные сведение о ядра

Изотопы – это ядра с одинаковым (Z) числом протонов, но разными (А) массами.

Изобары – это ядра у которых (А) масса одинаковая, но разные (Z) число протонов.

Изотонны – это ядра у которых одинаковое (A-Z) число нейтронов.

Виды сил: гравитационные, электромагнитные и ядерные.

Устойчивые ядра (общая рекомендация) {устойчивость идет задом наперед 4-самый устойчивый}:

1. Массовое число является четным

2. Массовое число и число протонов четное

3. Если число протонов равное магическому числу (не знаю прикол это или нет): 2,8,20,28,50,82,126.

4. Если число протонов и нейтроном равны магическим числам:2,8,20,28,50,82,126.

Закон радиоактивного распада

Радиоактивный распад – самопроизвольный переход из одного ядра в другое с испусканием α,β и γ частиц.

Период полураспада – это время, при котором число ядер уменьшится наполовину.

Активность источника – это число распада в единицу времени.

Размерность активности: Бекерелей (Бк) 1 распад/с; Кюри (Ku) = 3,7000*10¹⁰ Бк – активность 1 г. Ra.

Альфа распад

Альфа распад – это испускание ядра ( ), имеющий линейчатый сектор. Такой вид распада обычно происходит при массовом числе больше 140.

С помощью магнитного поля можно определить каждый вид распада, благодаря отношение q/m.

Основная особенность любого распада, что реакция проходит сугубо в одном направлении. Формально классической теории распад невозможен как самопроизвольный процесс, так как в этом случаи получаемая скорость будет мнимой, но в квантовой теории, а именно туннельному эффекту это возможно.

Вся выделенная энергия при (α) распаде передается (α) частицы введи кинетической энергии.

Гейгера — Неттолла

Бета распад

Бета распад – распад у которого имеется непрерывный спектр:

1. Электронный (β^-) – при таком распаде выходит электрон из ядра и антинитрина

2. Позитивный (β⁺) – при таком распаде выходит позитрон из ядра и нитрина

3. К-захват или электронный захват – при таком процессе идет поглощение электрона с испусканием нитринной.

Такой распад возможен лишь тогда, когда масса исходных веществ больше чем масса продуктов. Такое условие нужно, что бы частицы имели кинетическую энергию. Массы нитрин много меньше чем масса электрона.

Получается следующее, не зависимо что это за вещество всегда возможен один из 3 бета распадов.

Гамма излучение

Данное излучение происходит когда атом переходит из возбужденного состояние в невозбужденное.

Данное излучение обладает высокой проникающим эффектом в отличии от альфа распада и бета распада.

Внутренние конверсия – возбуждение атома снимается посредством выпускание электрона. Рассмотрим данный эффект, у нас выходит электрон забирая энергию из ядра и выпускает квант энергии, который поглощает другой электрон и если этого кванта энергии достаточно, то он тоже вылетает и т.д. пока электронная оболочка не закончится. Особенность данного эффекта в том, что выпускаемые электроны имеют определенную кинетическую энергию, в следствии чего имеет прерывный спектр. Данные выпущенные электроны называются электроны Оже-эффекта.

---

Радиоактивное семейство

Это схема, в котором указывается все возможные переходы по следствием радиоактивного распада. Основные такие семейства являются тория, нептуния, уран-радия и уран-актиния.

Дозы ионизирующего излучения

Принципе не существует основного критерия определение дозы ионизирующего излучения. Обычно использует следующий

Среднее поглощающая доза человеком солнечной энергии составляет 7 Гр/с

Основная спецификация доз ионизирующих излучения:

1. Летальный порог (2 Гр); Спасти человека 100%

2. Смертельная доза (6 Гр); Спасти человека 30%

3. Полная смертельная доза (10 Гр); Спасти человека 0%

Экспозиционная доза, которая только у фотонного излучения

Основные показатели радиоприемников

Эффективность регистрации – это доля ионизирующего излучение зарегистрированное прибором к отношению к общему числу частиц прошедшее через прибор.

Временное расширение – это минимальное время, когда детектор может различить 1 частицу от другой.

Детекторы бывают

1. Трековые – определяют траекторию прошедший частицы

2. Счетчики – определяют количество импульсов

3. Спектрометры – определяют сектор энергии излучение

Трековый детектор

Камера Вильсона. Приставляет собой некоторый объем переохлажденного пара (это делается благодаря адиабатного сжатия системы) без всяких посторонних частиц. Во время прохождение частицы имеющей заряд происходит ионизация газа, последствием образующего заряда на нем образуется конденсат, если проследить по этому конденсату, то можно определить траекторию частицы и заряд.

Диффузионная камера. Приставляет собой некоторый объем чистого пространства, наверху которого расположены емкости для жидкости, а снизу располагается холодильник. С помощи диффузии пар распределиться по всему объему и благодаря холодильнику пар становиться недогретым, а дальше все как камере Вильсона.

Пузырьковая камера. Как и во всех остальных случаях чистый объем с перегретой жидкостью (стенки сосуда делают аквофобные), попадание частицы происходит вскипание жидкости.

Стременная камера. Имеется некоторый сосуд с инертным газом и люминофором с конденсатором. Конденсатор заряжают, чтобы напряженность была свыше 10⁶ B/м, из-за этого при пролетании частицы происходит ионизация газа, из-за действия люминофора электроны слабо светятся.

Газоразрядные детекторы

Рассмотрим ВАХ следующей системы. Имеется конденсатор расположенный в инертной среде ниже атмосферного давление, переменный резистор и источник питание.

1. Вначале увеличение напряжение приводит к увеличению тока. Это связанно тем, что вылетающие электроны с катода сбиваются инертным газом, при увеличение напряжение все чаще доходят до анода.

2. Напряжение стало таким, что все электроны доходят до анода, ток при этом не меняется и равен току насыщению.

3. Дальнейшее увеличение напряжение приводит к слишком большой кинетической энергии вылетавших электронов, что позволяет им ионизировать газ и возбуждать электронные оболочки. Благодаря первому ток очень быстро растет, а второму при переходе в нормальное состояние испускается квант энергии выбивая дополнительный электрон с катода. Приближающей ионы к катоду забирают дополнительные еще электроны выделяя энергию хватающей на выбивание очередного электрона, это вторичная электронная эмиссия. Все это приводит к тому что напряжение системы становиться практически постоянным и равное темному Таунскому заряду.

4. Увеличивая напряжение дальше приведет к большому выделению ионов и они станут загораживать катод (экранирование катода), напряжение начнет быстро уменьшаться, ток также растет. (поднормальный тлеющий заряд).

5. После окончательной экранирование катода напряжение системы практически будет не меняться. (Нормальный тлеющий заряд)

6. Сила тока становиться настолько большой, что начинается темоэмисия электронов. (аномальный тлеющий заряд) напряжение начинает быстро расти.

7. Напряжение достигает некоторого значение и возникает электрическая дуга, напряжение начинает падать.

---

Ионизирующая камера. Работает в (2) области ВАХ. +: сила тока не зависит от напряжение, позволяет определить энергию ионизации. -: требуется крайне высокая чувствительность детектора на изменению сила тока (нА), что приводит к невозможности использование таково детектора повсеместно.

Пропорциональный счетчик. Работает в (3) области ВАХ. Данный счетчик способен определить количество электронов выпущенные, которые начинаю данную лавинообразный поток электронов. Приставляет собой цилиндрический конденсатор , у которого анод в центре, а катод сквозь среду не стенки. Основный принцип в том что выпущенные электроны с катода, только при определенном близком расстоянии от анода (это происходит потому что электрическая напряженность будет расти при приближение аноду вследствие и скорость тоже) начнут ионизировать газ, вследствие чего 1 электрон будет давать определенную напряжения.

Счётчик Гейгера (несамогасящийся). Основной принцип, как и у пропорционального счетчика, но имеется внешнее постоянное сопротивление. Оно нужно если у счетчика возникнет электрическая дуга, то резистор ее погасит путем понижением напряжение на конденсаторе.

Счётчик Гейгера (самогасящийся). Основной принцип, как и у пропорционального счетчика, но имеется внутри конденсатора электроотрицательный газ. Он необходим чтобы задержать электронов, путем поглощение их молекулой.

Временное разрешение: 10^-3 с. Эффективность регистрации: гамма излучение 1%, альфа 100%, бета 90%.

Сцинтилляционные детекторы

Данные детекторы основаны на флороэлиниценцией, который сразу испускает фотоны энергии подействием раздражителя (в данном случаи ионизирующего излучения).

Приставляет собой сцинтиллятор (кристалл или жидкость), который реагирует на ИИ и устройство регистрирующий фотоны. Рассмотрим на примере фотоэлектронного умножителя, приставляет из себя обыкновенный конденсатор, на пути котором установлены диноды (при попадание электрона выходят сразу несколько электронов), в следствии этого на анод попадает много электронов.

Временное разрешение: 10^-6 с. Эффективность регистрации: гамма излучение от 30% до 90%, альфа 100%, бета 100%.

Воздействие ионизирующего излучение на вещество

Рассмотрим задачу гамма квант поглощается атомом последствии этого атом ионизируется (внутренней фотоэффект).

Из этой системы следует, одно интересное явление. Электрон не может поглотить гамма квант энергии, так как такая система нарушается.

Интересный факт, если у данного гамма кванта достаточно энергии, чтобы ионизировать электроны около ядра, то с большей вероятностью они и вылетят.

Сечение электрона от поглощение примерно определяется следующим образом. Данный график выглядит как гипербола, который имеет разрыв 1 рода когда энергия становиться меньше энергии ионизации уровня.

---

Томсоновское рассеивания

Томсоновское рассеивания – это упругое рассеивания электромагнитного излучение на заряженных частиц, при этом частота колебаний не изменяется.

Определим, как находится сечение в томсоновское рассеивании

Используется именно электроны, так как они вносят наибольший вклад это сечение, из-за большой разницы масс.

Эффект Комптона

Эффект Комптона заключается следующим, гамма квант проходит через электрон и поглощает часть энергии.

Если (ε) стремится к нулю, то происходит переход к Томсоновское рассеванию.

Образование пары

Имеется гамма квант энергии, которой поглощается частицей, в результате этого образуется электрон и позитрон.

Рассмотрим такие случаи, когда энергия гамма кванта минимальная.

1. В случаи, когда первоначальная частица является ядром.

2. В случаи, когда первоначальная частица является электроном.

Взаимодействие с веществом общая характеристика

Известно, что интенсивность излучателя падает по экспоненциально закону.

Если построить график сечение от (ε), то будет разделение на область фотоэффекта, комптоновской и пары. Минимальное сечение достигается Комптонской области, что означает, что линейный коэффициент ослабевание будет наименьшим, что означает, что в этой области защититься от радиации не получиться совсем. Также при увеличении заряда (Z) область комптонского области уменьшается из-за того, что поджимает области фотоэффекта и пары.

Из этого вывода делается следующее заключение. Массовый коэффициент ослабевание в комптонской области величина постоянная и зависит лишь от частоты излучателя. Поэтому линейный коэффициент ослабевание прямо пропорциональный плотности вещества, поэтому для защиты от радиации используют свинцовые элементы, так как они обладают высокой плотности.

Применение ионизирующих излучений в теплофизики

1. Радиометрическое дотирование. (Определение возраста предмета).

Данный метод основывается на радиоактивном распаде изотопа ¹⁴С, которого меньше 1% среди углеродов. Именно на этом изотопе используется, потому что любом организме количества этого изотопа примерно одинаковое. Основная проблема заключается в том, какое количества было первоначально в организме этого изотопа. Данный метод позволяет определить возраст в диапазоне от 10 до 6000 лет. С погрешностью в 10 лет.

2. Определение плотности.

Данный метод основывается на законе ослабевание излучение. Погрешность измерение плотности, зная состав вещества будет больше 1%, также погрешность зависит от прибора и коллиматора (сужающее пластина). Данный метод, хорошо работает при

3. Определение паросодержания

Принцип определение является аналогичным, как и определение плотности. Так как плотность при нормальных условий газовой и жидкой отличаются друг от друга на несколько порядков, то плотность газа можно пренебречь. Тогда зная плотность жидкой фазы можно определить толщину занимаемой жидкостью.

---

4. Определение плотности неизвестного вещества

Для этого потребуется определенный источник излучение, который будет попадать в область Комптоновского рассеивания. В этой области массовый коэффициент ослабевания не зависит от вещества. В этом случаи погрешность измерения плотности становиться больше 20%.

5. Определение состава смеси

Массовый коэффициент ослабевание подчиняется закону аддитивности по массовой концентрации вещества. Далее если взять 2 различных источника излучения, то можно избавиться от плотности вещества и если знать массовый коэффициент ослабевания зависит от энергии, то таким образом получиться определить 2 компонентной смеси.

Эффект Мёссбауэра

Эффект Мёссбауэра - резонансное испускание и поглощение гамма-лучей без отдачи.

Данный эффект основывается на том, что понижение температуры в твердых объектов заставляет рассматривать атомы как единое целую систему из-за этого масса обыкновенного атома увеличивается многократно (примерно на число Авогадро).

Для установления данного эффекта рассматривалась следующая задача. Предположим что 1 атом вещества перешёл из возбужденного состояние в основное испустив квант энергии, а второй атом его поглотил.

В идеальном случаи это было бы тривиально, второй атом поглотил это энергии и перешёл в возбужденное состояние. Но это не произойдет, так как часть энергии от излучение тратиться на движение атома, которая происходит дважды, что приведет, что энергии не хватит.

Но по общим знанием данный эффект все же происходит, некоторая часть таково перехода обосновывается эффектом Доплера. Которая гласит, если имеется движение, то чистота изменяется, но по простым оценкам получается, что лишь это происходит лишь при малой вероятности.

После такой теории начали рассматривать 2 случая, систему при низких температур и высоких. Обыкновенная теория гласит, что вероятность таких переходов при понижение температуры будет стремиться к нулю, но эксперименты показали обратное. Для обоснование этого явление и появился эффект Мёссбауэра.

Взаимодействие заряженных веществ в упругом рассеивании.

Рассмотрим снова задачу 2 тел, как-то двигающихся в пространстве V3. Это задача сведётся к задаче 1 тела в потенциальном поле взаимодействия. Определим в такой задаче изменение сечение от угла рассеивания.

Введем функцию Гамильтона и рассмотрим эту задачу сначала. (Да, такая лекция была ебанутая). Рассмотрим систему центр масс.

Рассмотрим ускорение. Сократившиеся члены произошло по 3 закону Ньютона.

Из последнего выражение следует что система центра масс движется с постоянной скорости.

{Временная аномалия лекции нет}.

Ионизация

Рассматривается задача, летит частица и попадает в электрон как упругий удар, если энергия становиться больше энергии ионизации, то электрон ионизируется и отрывается от атома как неупругая взаимодействия.

---

Смотрите также файлы

• Экзаменционная программа.docx

• Математика 4.pdf

• задачи.pdf

• теория.pdf

• 1.docx