Везде, где есть электрические разряды, встречается излучение того или иного спектра. Гамма-излучение – это один из видов электромагнитного излучения, которое отличается очень короткой длиной волны и состоит из потоков гамма-квантов (фотонов). Установлено, что это не самостоятельный вид радиоактивности, а сопровождение распадов альфа- и бета-излучений. Гамма-излучение может также возникнуть во время ядерной реакции, когда происходит торможение заряженных частиц, их распад и другие ядерные процессы.

Понятие о гамма-излучении

Радиоактивное излучение – это ионизирующее излучение, которое рождается при нестабильном поведении частиц различного спектра, когда те попросту распадаются на составные части атома – протоны, нейтроны, электроны и фотоны. Гамма-излучение, в том числе и рентгеновское, является тем же процессом. Радиация имеет различное биологическое действие на организм человека – его вред зависит от способности частиц проникать через различные препятствия.

В этом плане гамма-излучение обладает наиболее выраженной проницательной способностью, что позволяет ему проникать даже сквозь пятисантиметровую свинцовую стену. Поэтому гамма-излучение, или гамма-лучи – это радиоактивное излучение, обладающее высокой степенью радиоактивного влияния на живой организм. Во время излучения их скорость равна скорости света.

Частота гамма-излучения составляет > 3·10 18 , что является наиболее короткой волной и в классификации электромагнитных волн стоит в самом низу, сразу перед рентгеновским излучением, чье излучение немного длиннее и составляет 10 17 — 3·10 18

Альфа-, бета- и гамма-лучи крайне опасны для человека и их интенсивное воздействие ведет к лучевой болезни, которая проявляется характерными симптомами:

острый лейкоцитоз;
торможение пульса, снижение мышечного тонуса, замедление всех процессов жизнедеятельности;
выпадение волос;
поочередный отказ всех органов – сначала печени, почек, спинного мозга, а затем сердца.

Попадая в организм, лучи радиации уничтожают и подвергают мутации клетки таким образом, что, заразившись, те заражают другие. А те, что смогли выжить, перерождаются уже неспособными к делению и другим функциям жизнедеятельности. Альфа- и бета-лучи являются наиболее опасными, однако гамма-частица коварна тем, что за 1 секунду преодолевает расстояние в 300 000 километров и способна поражать значительные расстояния. При небольшой дозе радиации человек не чувствует ее воздействие, и свое разрушительное влияние она обнаруживает не сразу. Может пройти как несколько лет, так и несколько поколений – в зависимости от дозы и типа лучей – прежде чем проявятся нарушения. Однако при большой дозе облучения болезнь проявляется в течение нескольких часов и имеет ярковыраженную симптоматику с болями в животе, неудержимой рвотой, головными болями.

Истории наших читателей

Владимир
61 год

Опасность гамма-излучения

Гамма-лучи могут проникать из космоса, источники гамма-излучения могут быть также распадом некоторых радиоактивных пород – урана, гранита, радона и других.

Наиболее известный случай отравления гамма-лучами – это случай отравления Александра Литвиненко , которому подсыпали в чай полоний. Полоний – радиоактивный элемент, производный урана, который обладает высокой радиоактивностью.

Квантовая энергия гамма-излучения обладает огромной силой, которая увеличивает их проницаемость в живые клетки и разрушительное действие. Вызывая смерть и трансформацию клеток, гамма-кванты со временем накапливаются в организме, а поврежденные клетки одновременно с этим отравляют организм своими токсинами, которые появляются в процессе их разложения.

Гамма-квант – это ядерное излучение, частица без массы и заряда, которая испускается при ядерной реакции, когда ядро переходит из одного энергетического состояния в другое. Когда квант гамма-изучения проходит через определенное вещество и вступает с ним во взаимодействие, то происходит полное поглощение энергии гамма-кванта этому веществу с выбросом его электрона.

Опасность такого облучения наиболее губительна для человека, так как его проникающая способность практически не оставляет шансов – 5-сантиметровая свинцовая стена способна поглотить лишь половину гамма-излучения. В этом отношении альфа- и бета-лучи менее опасны – альфа-излучение может задержать обычный лист бумаги, бета-излучению не преодолеть деревянной стены, а от гамма-излучения практически не существует преграды. Поэтому крайне важно, чтобы не происходило длительного воздействия этих лучей на организм человека.

Как защититься от гамма-излучения

Попадая в организм при повышенном гамма-фоне, радиация начинает незаметно отравлять организм, и если не произошло потребление сверхвысоких доз за короткое время, то первые признаки могут проявиться нескоро. В первую очередь страдает система кроветворения, которая берет первый удар на себя . В ней резко сокращается количество лейкоцитов, вследствие чего очень быстро поражается и выходит из строя спинной мозг. Вместе со спинным мозгом страдают лимфатические узлы, которые в дальнейшем также выходят из строя. Человек теряет волосы, его ДНК повреждается. Наступает мутация генома, что ведет к нарушениям в наследственности. При сильных поражениях наступает смерть от рака или от выхода из строя одного или нескольких органов.

Необходимо измерять гамма-фон на земельных участках перед покупкой. Под действием некоторых подземных пород, в том числе в подземных реках, при тектонических процессах земной коры вполне возможно заражение гамма-излучением поверхности земли.

Защита от гамма-излучения может быть лишь частичной. Если допустить подобную катастрофу, то ближайшие 300 лет пораженная территория будет полностью отравлена, вплоть до нескольких десятков метров слоя почвы. Полной защиты не существует, однако можно воспользоваться подвалами жилых домов, подземными окопами и прочими убежищами, хотя следует помнить, что этот вид защиты действует лишь частично.

Таким образом, способы защиты от гамма-излучения заключаются главным образом в измерении гамма-фона специальным оборудованием и непосещение мест с повышенным уровнем радиации – например, Чернобыля или окрестностей Фукусимы.

Самый большой выброс в воду ядерной радиации в истории человечества произошел в 2011 году на Фукусиме, когда волна цунами привела к выходу из строя трех ядерных реакторов. Радиоактивные отходы смываются в море в количестве 300 тонн ежедневно вот уже седьмой год. Размеры этой катастрофы ужасают. Так как эту утечку невозможно устранить по причине высокой температуры в зоне поражения, неизвестно, сколько еще будет происходить этот процесс. А тем временем подводным течением радиация распространилась уже на значительную часть Тихого океана.

Область применения гамма-излучения

Если целенаправленно применять поток гамма-частиц, то можно выборочно уничтожать те клетки организма, которые в данный момент времени имеют активное размножение . Этот эффект от применения гамма-лучей используется в медицине при борьбе с онкологией. Как последнюю меру и только когда другие средства перестают работать, целенаправленно на злокачественную опухоль применяют метод облучения. Наиболее эффективно использование дистанционной гамма-лучевой терапии. Такой способ разработан для лучшего управления процессом с минимизацией рисков и повреждений здоровых тканей.

Гамма-кванты также используют в других сферах:

С помощью этих лучей изменяют энергию. Прибор для этого, который используется в экспериментальной физике, называется гамма-спектрометром. Он бывает магнитным, сцинтилляционным, полупроводниковым и кристалл-дифракционным.
Изучение спектра ядерного гамма-излучения дает информацию о ядерной структуре. Внешняя среда, влияя на гамма-излучение, производит различные эффекты, которые имеют большое значение для понимания процессов, происходящих при этом. Поэтому все эти процессы активно изучаются.
Техника также применяет гамма-излучения, чтобы обнаружить дефекты металлов. Так как гамма-излучение обладает различного уровня поглощением в разной среде, но при одинаковом расстоянии распространения, то можно вычислить дефекты с помощью различного по интенсивности излучения.
Радиационная химия также использует это излучение для возбуждения химического превращения в различных процессах с помощью естественных или искусственных радиоактивных изотопов и электронных ускорителей – источников этого рода радиации.
Стерилизацию пищевых продуктов с помощью гамма-излучений использует в своих целях пищевая промышленность .
В растениеводстве используются гамма-кванты для того, чтобы растение приобрело лучшие показатели путем мутации.
С помощью гамма-лучей выращивают и обрабатывают некоторые микроорганизмы, делают лекарства, в том числе некоторые антибиотики. Ими обрабатывают семена, чтобы избавить их от мелких вредителей.

Еще около 100 лет назад свойства гамма-излучения не были достаточно изучены, и это приводило к незащищенному использованию радиоактивных элементов в качестве медицинского или измерительного оборудования. Гамма-излучение также использовали для покрытий различных ювелирных и керамических изделий, при изготовлении витражного стекла. Поэтому следует быть осторожным в хранении и приобретении предметов старины – безобидная с виду вещь может таить в себе радиоактивную угрозу.

Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.

Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).

Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.

Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.

Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.

Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.

Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.

Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.

Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.

Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.

Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).

Ответ от Ёветлана Земцова [новичек]
Протонное излучение - излучение, состоящее из потока протонов (см. Атом). Протонное излучение - основная составная часть космического излучения (см.). В земных условиях в ускорителях заряженных частиц (см.) получают протоны различных энергий. Будучи положительно заряженными частицами, протоны при прохождении через вещество взаимодействуют с отрицательно заряженными электронами атомов и вырывают их с электронных оболочек. В результате этого происходит ионизация (см. Излучения ионизирующие) атомов вещества. Плотность ионизации протонами резко возрастает в конце пробега частиц. Благодаря этому свойству протоны удобно использовать в лучевой терапии (см. Протонная терапия) для избирательного облучения глубоко залегающих опухолей (например, гипофиза). Протоны высоких энергий имеют малый угол рассеяния, что также способствует локализации дозы в одном месте. Протоны высоких энергий, преодолевающие кулоновское отталкивание, попадают в ядро и вызывают различные ядерные реакции, в результате которых образуются вторичные излучения - нейтронное, гамма-излучение и др. В связи с этим при облучении вещества протонами высоких энергий ионизация среды происходит не только за счет первичных протонов; но и за счет вторичных излучений. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете доз, создаваемых протонным излучением.
Протонное излучение - поток положительно заряженных ядерных частиц - протонов. Впервые протонное излучение обнаружено в 1886 г. в виде так называемых каналовых лучей в разрядных трубках.
Источниками интенсивного протонного излучения являются ускорители заряженных частиц (см.). При помощи ускорителей получены пучки П. и. с энергией в десятки миллиардов электрон-вольт. Еще большие энергии П. и. встречаются в космическом пространстве. П. и. является основной компонентой галактического и солнечного космических излучений. Интенсивные потоки П. и. обнаружены в околоземном пространстве - в так называемых радиационных поясах Земли.
Способность П. и. проникать через слои вещества зависит от энергии пучка протонов (см.) и свойств вещества. П. и. с энергией 10 Мэв способно пройти слой воздуха (при нормальной температуре и давлении) около 1 м. При увеличении энергии П. и. до 1000 Мэв толщина слоя возрастает почти до 3 км.
В тяжелых веществах П. п. задерживается более тонкими слоями. Так, в свинце П. и. с энергией 10 Мэв проходит около 1/3 мм, а с энергией 1000 Мэв - несколько менее 60 см. Протонное излучение с энергией выше 100 Мэв способно проникать в тело на глубину до 10 см и более. Биологическое действие протонного излучения с энергией в сотни мегаэлектрон-вольт при остром облучении в общем аналогично действию рентгеновского и гамма-излучений.
Вместе с тем биологическое действие протонов таких энергий имеет некоторые особенности по сравнению с рентгеновским и гамма-излучением (менее отчетливая реакция со стороны органов кроветворения в ранние сроки, большая выраженность геморрагического синдрома и др.). При сравнительно небольших энергиях биологическая эффективность П. и. выше, чем рентгеновского и гамма-излучений. Это связано с более высокой ионизирующей способностью таких протонов. В отличие от рентгеновского и гамма-излучений, протоны, проходя через биологическую ткань, способны производить ядерные реакции. В результате ядерных реакций образуются вторичные частицы, обладающие высокой ионизирующей способностью, что приводит к поглощению в малом объеме ткани относительно большого количества энергии и к соответствующим локальным поражениям ткани. Этим обстоятельством может быть обусловлено большее бластомогенное действие П. и. по сравнению с рентгеновскими и гамма-излучениями.
Для защиты от протонного излучения используют вещества, эффективно тормозящие протоны и образующие относительно мало вторичных частиц при ядерных взаимодействиях

Цель работы

Работа имеет целью практическое обучение методике определения энергии гамма-квантов по ослаблению узкого пучка излучения в веществе путем экспериментального измерения величины массового коэффициента ослабления.

Введение

Общие понятия

Гамма-излучение – это фотонное излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, ядерных превращениях и при аннигиляции частиц. Гамма-излучение является электромагнитным косвенно ионизирующим излучением. Энергия гамма-квантов, испускаемых радионуклидами, заключена в пределах от 0,01 МэВ до 10 МэВ. Большинство радионуклидов дают гамма-излучение сложного энергетического спектра. Некоторые ядра (их немного) испускают моноэнергетически гамма-излучения.

Для радионуклидов со сложным спектром гамма-излучения в эксперименте может быть определена эффективная энергия фотонов такого моноэнергетического фотонного излучения, относительное ослабление которого в поглотителе определенного состава и определенной толщины то же самое, что и у рассматриваемого немоноэнергетического фотонного излучения.

Характеристиками гамма-излучения являются поток гамма-квантов и плотность потока.

Под потоком гамма-квантов понимают отношение числа квантов dN γ , проникающих через данную поверхность за интервал времени dt, к этому интервалу

Плотность потока гамма-квантов – это отношение потока dФ γ , проникающего в объем элементарной сферы, к площади поперечного сечения этой сферы dS

Аналогичными характеристиками, учитывающими энергию гамма-квантов, является поток энергии и плотность потока энергии гамма-излучения.

Взаимодействие гамма-излучения с веществом осуществляется в основном за счет трех элементарных процессов: фотоэлектрического эффекта, некогерентного рассеяния (эффект Комптона) и образования электронно-позитронных пар (пар-эффекта). При малых энергиях гамма-квантов определенный вклад дает также когерентное рассеяние на электронах.

Вероятность взаимодействия гамма-квантов с веществом характеризуется массовым коэффициентом ослабления. Под ним понимается отношение доли косвенно ионизирующих частиц данной энергии, претерпевших взаимодействие при прохождении элементарного путиdl в среде с плотностью ρ к длине этого пути и к плотности среды

Для фотонного излучения массовый коэффициент ослабления равен сумме массовых коэффициентов ослабления, обусловленных фотоэффектом, некогерентным рассеянием, когерентным рассеянием и образованием электронно-позитронных пар. При этом для гамма-излучения когерентное рассеяние, как правило, не учитывается:

Как видно из приведенного определения, по физическому смыслу массовый коэффициент ослабления – это вероятность для гамма-квантов провзаимодействовать с веществом при единичной массовой толщине мишени.

В расчетах по защите от излучения часто используют линейный коэффициент ослабления гамма-излучения μ, получающийся умножением массового коэффициента ослабления на плотность ρ. По физическому смыслу линейный коэффициент ослабления – это вероятность взаимодействия гамма-кванта с веществом на пути единичной длины. Единицы измерения и μ в системе СИ соответственно м 2 /кг и м -1 .

Величина коэффициентов ослабления сложным образом зависит от энергии гамма-квантов и от материала защиты. Эти зависимости приводятся в справочнике в виде таблиц или графиков (см. приложение 3, рис. 3-6).

Аналитическое выражение для описания ослабления гамма-излучения защитой можно получить для узкого пучка моноэнергетического гамма-излучения. В этом случае в результате любого акта взаимодействия гамма-квант выбывает из пучка. Следовательно, число выбывших из пучка фотонов dN пропорционально пройденной толщине вещества dx и числу падающих фотонов N, т.е.

Для моноэнергетического излучения μ постоянно, и интегрирование полученного выражения дает

Если разделить обе части этого выражения на площадь мишени и время облучения, то получится выражение для плотности потока гамма-квантов

где φ γ0 и φ γ – плотность потока гамма-квантов перед поглотителем и после поглотителя толщиной d.

График зависимости lgφ=f(d) имеет вид, приведенный на рис. 4.1.

Экспериментально построенный график служит для определения значения линейного коэффициента ослабления μ, а затем по справочному графику μ=f(E) – для определения энергии гамма-излучения. Значение μ из графика определяют либо по толщине слоя половинного ослабления d 1/2

либо по тангенсу угла наклона α

При проведении работы измеряют не плотность потока φ γ непосредственно, а пропорционально ему скорость счета импульсов n.

1.2. Описание лабораторной установки

Блок-схема лабораторной установки показана на рис. 4.2. Источниками излучения служат препараты 60 Со или 137 Сs активностью около 10 мКu. Источник помещается в свинцовую защиту, из которой выходит направленный пучок гамма-квантов, проходящий на пути к детектору через поглотитель. Второй коллиматор служит для поглощения гамма-квантов, рассеянных в поглотителе, иначе значение коэффициента ослабления гамма-излучения окажется заниженным.

Измерения выполняются на лабораторной установке, разработанной на основе радиометра КРВП-3Б.

Выполнение лабораторной работы

2.1. Подготовка к работе и производство измерений

Получить у лаборанта источник излучения и набор пластин поглотителя.

Собрать лабораторную установку в соответствии с приведенной на рис. 4.2. блок-схемой. Обратить особое внимание на соосность коллиматоров. Для этого перед установкой источника в коллиматор произвести «прицеливание» путем наблюдения через второй коллиматор. Источник излучения устанавливать после измерения фона в лаборатории.

Подготовить к работе радиометр КРВП-3Б. Обсчитать фон в течение пяти минут.

Установить источник излучения, измерить скорость счета без поглотителя. Затем установить поочередно одну, две, три и т.д. пластины поглотителя, каждый раз измеряя их толщину и скорость счета от проходящего сквозь них пучка гамма-излучения. Время измерения скорости счета выбирать, исходя из 5% точности измерения.

Измерения выполнять до уменьшения скорости счета в 8-10 раз. Результаты измерений и последующих расчетов занести в таблицу отчета.

По результатам измерений построить график lg n=f(d), по графику определить коэффициент ослабления гамма-излучения и по нему – энергию гамма-квантов.

2.2. Оформление отчета по лабораторной работе

До начала работы необходимо на специальном бланке отчета составить краткое описание работы и заготовить таблицу для записи результатов измерений. Подготовить оси координат для нанесения графика зависимости lg n=f(d).

Таблица 4.1 Результаты измерений

N ф = импульсов за t = минут

n ф = имп/мин. Материал поглотителя

По результатам измерений построить график зависимости lgn=f(d), по которому определить величину μ. По графикам (см. приложение, рис. 3, 4, 5, 6) определить энергию γ-квантов. Полученное значение энергии γ-квантов сравнить с табличными значениями (см. приложение 2, табл. 6) и определить погрешность измерения.

3. Техника безопасности

Перед началом работы каждому исполнителю необходимо получить у лаборанта дозиметр для измерения дозы облучения. Источники γ-излучения брать только пинцетом. После укладки источника в коллиматор закрыть обратную сторону коллиматора свинцовой защитой.

В процессе выполнения работы необходимо принимать меры для уменьшения дозы облучения, помня при этом, что доза облучения от точечного источника пропорциональна времени и обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Дозы облучения после работы измеряет лаборант, докладывает преподавателю и заносит в журнал учета доз. Так как в электрической схеме установки имеется опасное напряжение (400 В), вскрывать электрическую схему ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

Контрольные вопросы

С каким видом излучения выполняется работа?

Что такое гамма-излучение?

Каков спектр гамма-излучения?

Какие процессы определяют ослабление гамма-излучения в веществе?

Что такое поток гамма-излучения?

Что такое плотность потока гамма-излучения?

Что такое массовый коэффициент ослабления гамма-излучения?

Каков физический смысл линейного коэффициента ослабления гамма-излучения?

Линейный коэффициент ослабления гамма-излучения в свинце равен 0,5 см -1 . Чему равна энергия гамма-квантов?

Слой половинного ослабления гамма-излучения в свинце равен 1,4 см. Чему равна энергия гамма-квантов?

Массовый коэффициент ослабления гамма-излучения в свинце равен 0,02 м 2 /кг. Чему равна энергия гамма-квантов?

Какая математическая зависимость описывает ослабление гамма-излучения в веществе?

Какие условия должны соблюдаться, чтобы ослабление гамма-излучения в веществе описывалось экспонентой?

Какой вид имеет график зависимости lgφ γ =f(d)?

Как по графику lgφ γ =f(d) определить энергию гамма-излучения?

Для чего нужны коллиматоры в данной работе?

Каковы пути уменьшения дозы облучения от точечного источника гамма-излучения?

Как измениться доза облучения пальцев рук, если вместо пинцета (R=25см) источник брать руками (R=0,5см)?

Чем обеспечивается необходимая точность измерений в данной работе?

Какой радионуклид исследовался в данной работе?

Какова энергия гамма-излучения у радионуклида в данной работе?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Проникающая радиация. Под проникающей радиацией понимают поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва во внешнюю среду

Под проникающей радиацией понимают поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва во внешнюю среду. По своим физическим свойствам эти виды излучения различаются между собой, однако общим для них является способность распространяться в воздухе во все стороны на расстояния до 2,5-3 км. Время действия проникающей радиации 15-20 сек и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту, при которой гамма-излучение полностью поглощается толщей воздуха и не достигает поверхности земли. Необходимо различать проникающую радиацию, действующую всего несколько секунд и радиоактивное заражение местности, поражающее действие которого сохраняется в течение длительного времени. Основным источником гамма-излучения являются осколки деления ядерного горючего, находящиеся в зоне взрыва и радиоактивном облаке нейтроны при ядерном взрыве образуются при реакциях деления (в процессе цепной реакции), при термоядерном синтезе, а также в результате распада осколков деления. Нейтроны, образующиеся при реакциях деления и синтеза испускаются в течение долей микросекунды и называются мгновенными , а нейтроны образующиеся при распаде осколков деления – запаздывающими . Под действием нейтронов некоторые нерадиоактивные вещества становятся радиоактивными. Этот процесс называется наведенной активностью .

Нейтроны и гамма-излучение действуют практически одновременно. Хотя нейтроны испускаются, главным образом, в первые секунды, а гамма-излучение длится еще несколько секунд, этот факт существенного значения не имеет. В связи с чем поражающее действие проникающей радиации определяется суммарной дозой, получаемой от сложения доз гамма-излучения и нейтронов. Так называемые нейтронные боеприпасы , представляют собой ядерные боеприпасы с термоядерным зарядом малой мощности, отличающимся повышенным выходом нейтронного излучения. В нейтронном боеприпасе такие поражающие факторы, как ударная волна, световое излучение, радиоактивное заражение местности имеют второстепенное значение, а основным поражающим фактором взрыва нейтронного боеприпаса является проникающая радиация. В составе проникающей радиации в таком боеприпасе нейтронный поток преобладает над гамма-излучением.

Поражающее действие проникающей радиации на людей зависит от полученной дозы радиации , т.е. от количества поглощенной организмом энергии и связанной с этим степенью ионизации тканей. Результатом воздействия различных доз радиации на человека является острая лучевая болезнь (ОЛБ) .

Для защиты от проникающей радиации используются различные материалы, ослабляющие действие гамма-излучения и нейтронов. Эта способность материалов характеризуется величиной слоя половинного ослабления . Под этим понимают толщину материала, проходя через, которую гамма-излучение и поток нейтронов ослабляется в 2 раза. При этом следует помнить, что гамма-излучение ослабляется тем больше, чем плотнее вещество, например, свинец, бетон, сталь. Нейтронный поток сильнее ослабляется легкими материалами (вода, полиэтилен, парафин, стеклопластик), содержащими ядра легких элементов, таких как водород, углерод и др. Считается, что слой воды, толщина которого 70 см или слой парафина 650 см ослабляет поток нейтронов в 100 раз (Табл. 1).