Взаємодія іонізуючого випромінювання здійснюватиме з речовиною

1. Класифікація іонізуючих випромінювань Всі іонізуючі випромінювання можна згрупувати в корпускулярні...

Класифікація іонізуючих випромінювань

Наши партнеры ArtmMisto

Всі іонізуючі випромінювання можна згрупувати в корпускулярні і квантові (фотонні).

1. Квантові випромінювання - це електромагнітні випромінювання ($ \ gamma $ - і гальмівне).
2. Корпускулярні випромінювання - це випромінювання, які складаються з частинок (негативних мезонів, нейтронів, протонів, $ \ alpha $ частинок, пучки електронів).

Випромінювання впливає на організм людини, починаючи з фізичного процесу, яким є взаємодія випромінювання з речовиною, тобто з молекулами і атомами тканин. При такій взаємодії енергія частинок і квантів витрачається на збудження і іонізацію молекул і атомів. Механізм взаємодії розрізняється залежно від величини енергії і типу випромінювання.

Електрони, $ \ alpha $ частинки і протони поступово втрачають власну енергію при зіткненні із зовнішніми електронами і ядрами атомів. Так як маса протонів і $ \ alpha $ частинок є значною в порівнянні з масою електронів атомів, з ядрами яких вони соударяются, отже траєкторія протонів і $ \ alpha $ частинок є прямолінійною.

Нічого не зрозуміло?

Спробуй звернутися за допомогою до викладачів

Електрон в речовині проробляє звивистий шлях, так як його маса мала і його напрямок піддається зміні під дією електричних полів атомів. Тому початковий пучок електронів в тканинах завжди розходиться (розсіювання електронів).

При вході в речовина негативні мезони спочатку поводяться як протони, а потім їх поведінка змінюється. Відбувається зупинка на певній глибині основної частини мезонів і захоплення ядрами атомів, наприклад, ядрами атомів кисню. В наслідок захоплення $ \ pi $ -мезона відбувається сильне збудження ядра і його розпад з випусканням $ \ alpha $ частинок, дейтронів, протонів і нейтронів - відбувається щось схоже на мініатюрний атомний вибух. І ось ці частинки провокують виклик сильної іонізації речовини.

У швидких нейтронів відбувається втрата їх енергії в основному при зіткненні з ядрами атомів водню, які вириваються з атомів і створюють в тканинах щільні і короткі скупчення іонів.

При уповільненні нейтрони захоплюють атомні ядра. При цьому відбувається розщеплення якоїсь частини ядер і виділяються протони високої енергії, які також дають щільні і короткі скупчення іонів. Решта ядра після захоплення нейтронів виділяють $ \ gamma $ -кванти високої енергії. В результаті частина ядер (такі як ядра атомів хлору, фосфору, натрію) після взаємодії з нейтронами перетворюються в радіоактивні. Така радіоактивність називається наведеної.

зауваження 1

Звернемо увагу, що перераховані елементи є складовими тканин людини. А, значить, після опромінення нейтронами в людському тілі утворюються радіонукліди.

Взаємодія фотонів і атомів

Отже, після взаємодії нейтральних і заряджених частинок з середовищем відбувається іонізація речовини.

Кожен вид випромінювання характеризується певним розподілом іонів (тобто енергії) в речовині.

Вид взаємодії фотонів і атомів речовини знаходиться в залежності від енергії фотонів. У разі низьких енергій (від 5 до 50 кеВ) частину власної енергії фотона йде щоб вирвати орбітальний електрон з атома, а частина, що залишилася - щоб надати йому деяку швидкість руху. Після чого сам фотон зникає, а електрон, який був вибитий з атома, викликає іонізацію атомів навколо. Подібний механізм, який називають фотоефектом, має істотне значення при рентгенотерапії.

Знання проникаючої здатності випромінювання, яка залежить від характеру взаємодії речовини і випромінювання необхідно, наприклад, для розрахунку товщини захисних екранів.