G-излучение (жесткое электромагнитное излучение)

g- излучение не является самостоятельным типом радиоактивности. Оно сопровождает a и b-распад и не вызывает изменения заряда и массового числа. g-излучение испускается при переходах ядер из возбужденных энергетических состояний в основное или менее возбужденное. Длина волны не превышает 10^-2 нм (0,1А^о).

g-лучи имеют дискретный спектр и испускаются дочерним ядром. Гамма-лучи оказывают сильное воздействие на вещество, в частности, на биологические объекты.

Основные понятия дозиметрии ионизирующих излучений.

1МэВ=1,6·10 Дж.

Ультрафиолетовое излучение и видимый свет не относят к ионизирующим излучениям.

α-излучение -ионизирующее излучение, состоящее из ядер гелия, испускаемых при ядерных превращениях. Длина пробега порядка нескольких сантиметров в воздухе и не более 0,1мм в биологических тканях. α-излучение опасно при загрязнении кожи, слизистой оболочки глаз, при попадании в лёгкие и желудочно-кишечный тракт.

β-излучение - электронное (и позитронное) ионизирующее излучение с непрерывным энергетическим спектром, испускаемое при ядерных превращениях. Длина пробега порядка нескольких метров в воздухе и несколько сантиметров в биологических тканях. β-частицы с энергией 0,1-2МэВ опасны при их воздействии на кожу, слизистую оболочку глаз, желудочно-кишечный тракт. β-частицы с энергией более 2МэВ опасны для хрусталика глаза.

γ- излучение – фотонное (электромагнитное) косвенно ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях или аннигиляции частиц. Обладает высокой проникающей способностью (средний пробег фотонов в воздухе составляет около ста метров, а в биологических тканях до 10-15 см). Представляет основную опасность как источник внешнего облучения.

Тормозное излучение – фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, испускаемое при изменении скорости заряженных частиц. Возникает в рентгеновской трубке, ускорителе электронов, в среде, окружающей источник β-излучения.

быстрые. Средний пробег тепловых нейтронов около 10-20 м в воздухе и 2,8 см в биологических тканях, быстрых – соответственно 110-130 м и 10 см.

Внешнее облучение – облучение тела от находящихся вне его источников ионизирующего излучения.

Внутреннее облучение – облучение тела от находящихся внутри него источников ионизирующего излучения.

Активностью радионуклида называется величина

А=λ

N =

1нКu (нанокюри) = 10 Кu = 37 Бк

На практике используют:

-удельную активность

, [ m]= 1Бк/кг, [ m]= 1Кu/кг,

, [ V] = 1Бк/м , [ V]= 1Кu/ м,

-поверхностную активность

,

Поглощённая доза – основная дозиметрическая величина, являющаяся мерой энергии, переданной ионизирующим излучением заряженным частицам в данной точке облучаемого объёма и называемая керма (английская аббревиатура k inetic e nergy r eleased in ma tter).

[К]=1Дж/кг =1Гр (грей),

1Гр=100 рад,

1рад≈1,14 Р (рентген)

Эквивалентная дозаН –основная дозиметрическая величина в области радиационной безопасности, введенная для оценки возможного ущерба

Где k – средний коэффициент качества ионизирующего излучения в данном элементе объёма биологической ткани

10- нейтроны с энергией 0,1-10 МэВ,

3- нейтроны с энергией меньше 20 кэВ.

1 Зв = 100 бэр

1 бэр = 1 рад × k

При этом принимается следующий состав мягкой биологической ткани:

Водорода – 10,1%,

Углерода – 11,1 %,

Азота – 2,6 %,

Кислорода – 76,2 %

Экспозиционная доза рентгеновского и g - излучения X – отношение суммарного заряда Q всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобождённые фотонами в элементарном объёме воздухе, полностью остановились в воздухе, к массе m воздухе в указарром объёме.

X=

H=

[Н] = 1Зв/с = 100 бэр/с

Используют производные единицы мкЗв/ч, мЗв/ч

Радиациоррый уровень, соответствующий естественному фону

0,1 – 0,2 мкЗв/ч - считается нормальным,

0,2 – 0,6 мкЗв/ч – считается допустимым,

0,6 – 1,2 мЗв/ч –считается повышенным.

См. Б.В.Поленов Дозиметрические приборы для населения. – М.:Энергоатомиздат, 1991., 61с.

Предельно допуссстимая доза (ПДД) – основной дозовый предел для категории А (лица, постоянно или временно работающие с ионизирующими излучениями) – 50 мЗв (5бэр). ПДД – такое наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при котором равномерное облучение за 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемые современными методами. ПДД не включает в себя дозы естественного фона и медицинского облучения.

Предел дозы (ПД) – основной дозовый предел для категории Б (лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения) – такое наибольшее среднее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год у критической группы лиц, прикотором равномерное облучение в течение 70 лет не может не может вызвать в состаянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Вероятность излучения g-кванта зависит не от способа возбуждения, а от

D E = E _нач – E _кон.

Наиболее вероятные процессы взаимодействия g с веществом (E ~ 0,01 ¸ 10 МэВ):

- фотоэлектрическое поглощение mυ ²

------- = h u - A;

- комптоновское рассеяние;

- образование электрон-позитронной пары

g ® ⁰_-1 e + ⁰₊₁ e. (33а)

По поводу этой реакции акад. С.И.Вавилов заметил: “Мелодия превращается в скрипку!”

Минимальная энергия, необходимая для образования пары:

2 m ₀ c ² = h u = 1,022 МэВ. (33б)

Явление образования электрона и позитрона из гамма-кванта было открыто Ф. и И.Жолио-Кюри, К.Андерсоном, Н.Блэкеттом, Дж.Оккиалини и объяснено в 1933г. Р.Оппенгеймером. Обратный процесс аннигиляции электронов и позитронов

⁰_-1 e + ⁰₊₁ e ® 2g. (33в)

была предсказана в 1931г. П.Дираком и экспериментально доказана Ф.Жолио-Кюри и Ж.Тибо в 1933г.