Излучение

Радиоактивное излучение бывает трех типов: α -, β - и γ -излучение (по их отклонению в магнитном поле). γ –излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение, энергия которого испускается при переходах ядер из возбужденных энергетических состояний в основное или менее возбужденные состояния, а также при ядерных реакциях.

Д лина волны γ -излучения λ <10−10 м,т.е. ярко выражены корпускулярные свойства (поток частиц — γ -квантов (фотонов). γ -Излучение не отклоняется электрическим и магнитным полями (в отличие от α - и β – излучений), обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью (например, проходит слой свинца толщиной 5 см), при прохождении через кристаллы обнаруживает дифракцию. γ -Излучение не самостоятельный тип радиоактивности. Оно сопровождает процессы α - и β -распадов и не вызывает изменения заряда и массового числа ядер.

Основными процесса ми, сопровождающими прохождение γ -излучения через вещество являются:

— фотоэффект или фотоэлектрическое поглощение γ –излучения ( в области малых энергий γ -квантов E _γ <100 кэВ);

— комптон-эффект (комптоновское рассеяние) является основным механизмом взаимодействия γ -квантов с веществом при энергиях E _γ ≈ 500 кэВ;

— образование электрон-позитронных пар (при E _γ >1,02МэВ = 2 m_ec ²) становится основным процессом взаимодействия γ -квантов с веществом при E _γ >10 МэВ: (38.13)

Частица X необходима для того, чтобы выполнялись законы сохранения энергии и импульса.

— Если энергия γ -кванта превышает энергию связи нуклонов в ядре (7 ÷ 8 МэВ), то в результате поглощения γ -кванта может наблюдаться ядерный фотоэффект — выброс из ядра одного из нуклонов, чаще всего нейтрона.

Воздействие γ -излучения (а также других видов ионизирующего излучения ) на вещество характеризуют дозой ионизирующего излучения.

Различаются:

— Поглощенная доза излучения — физическая величина, равная отношению энергии излучения к массе облучаемого вещества. Единица поглощенной дозы излучения — грей (Гр): 1Гр=1Дж/кг — доза излучения, при которой облученному веществу массой 1кг передается

энергия любого ионизирующего излучения 1Дж.

— Экспозиционная доза излучения — физическая величина, равная отношению суммы электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе (при условии полного использования ионизирующей способности электронов), к массе этого воздуха. Единица экспозиционной дозы излучения — кулон на килограмм (Кл/кг); внесистемной единицей является рентген (Р): 1Р=2,58·10–4 Кл/кг.

— Биологическая доза — величина, определяющая воздействие излучения на организм. Единица биологической дозы — биологический эквивалент рентгена (бэр): 1бэр — доза любого вида ионизирующего излучения, производящая такое же биологическое действие, как и доза рентгеновского или γ -излучения в 1Р (1бэр=10–2 Дж/кг).

Эффектом Мёссбауэра называется явление упругого испускания или поглощения γ -квантов атомными ядрами, связанными в твердом теле, не сопровождающееся изменением внутренней энергии тела (т.е. происходящее без возбуждения квантов колебаний кристаллической решетки — фононов). При излучении или поглощении γ -кванта ядром свободного атома,

вследствие закона сохранения импульса ядро атома приобретает импульс, равный импульсу излученного или поглощенного фотона, а значит и кинетическую энергию — кинетическую энергию отдачи ядра (E _Я) Следствием этого является то, что:

— при переходе ядра из возбужденного состояния с энергией E в основное, излучаемый γ -квант имеет энергию E _γ несколько меньшую, чем E, из-за отдачи ядра в процессе излучения:

— при возбуждении ядра и переходе его из основного состояния в возбужденное с энергией E γ -квант должен иметь энергию несколько большую, чем E: