Введение
В начале 20 века человечество столкнулось с загадочным явлением – радиоактивность (от лат. Radio - "Испускаю лучи", activus - "активно") -
самопроизвольные или наведенные превращения нестабильных атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц или квантов излучения. Явление представляет значительную опасность для людей. Открытие радиоактивности было сделано в 1896 году французским физиком Беккерелем при исследовании им свойств соединений урана. Впоследствии это свойство было обнаружено у целой группы веществ. Дальнейшие исследования показали, что радиоактивность - это невидимые, не имеющие цвета и запаха излучения, которые испускают некоторые вещества, которые стали называть радиоактивными. Теперь известны следующие виды излучений радиоактивных веществ: α-лучи (поток положительно заряженных атомов гелия); β-лучи(поток отрицательно заряженных электронов, скорость которых близка к скорости света и которые обладают большей проникающей способностью, чем альфа-лучи);γ-лучи, подобные рентгеновским, но обладающие еще большей проникающей способностью и представляющие собой электромагнитные волны. Наряду с этими видами различают еще нейтронное, протонное и рентгеновское излучения. В настоящее время радиоактивные вещества широко применяются: в энергетике (АЭС) для получения электричества и тепла, в промышленности (атомной и не атомной), на транспорте (атомные суда), в медицине, науке, военном деле (ядерные и другие виды оружия и технические средства), во многих других областях человеческой деятельности. При этом все большее применение получают не только радиоактивные, но и другие вещества, обладающие искусственной (созданной человеком) радиоактивностью, так называемые радиоактивные изотопы этих веществ или радионуклиды (например, изотопы углерода, кальция, натрия, йода, фосфора, серы). В виду широкого использования радиоактивных веществ стала необходимость измерения уровня радиации и разработка единиц измерение активности тех или других веществ, окружающей нас седы, уровень фона на промышленных предприятиях.
Измерения радиации в некоторых областях и сферах являются обязательным условием возведения зданий и промышленных объектов, в других областях они необязательны, но могут проводиться добровольно – зачастую, желая заранее избежать всех оплошностей, компании и частные лица предпочитают убедиться в том, что с приобретаемым участком все в порядке, еще до покупки его, а не после, и измерения радиации на объекте входят в перечень процедур, которые желательно провести перед тем, как начать строительство на участке.
Типы ионизирующего излучения
α-лучи правильней сказать А́льфа-части́ца (α-частица), положительно заряженная частица, образованная 2 протонами и 2 нейтронами. Идентична ядру атома гелия-4. Образуется при альфа-распаде ядер. При этом ядро может перейти в возбуждённое состояние, избыток энергии удаляется при выделении гамма-излучения. Однако вероятность перехода ядра при альфа-распаде на возбуждённый уровень, как правило, сильно подавлена, что связано с экспоненциальным уменьшением вероятности альфа-распада при уменьшении кинетической энергии излучаемых альфа-частиц. Альфа-частицы могут вызывать ядерные реакции; в первой искусственно вызванной ядерной реакции (Э. Резерфорд, 1919, превращение ядер азота в ядра кислорода) участвовали именно альфа-частицы. Поток альфа-частиц называют альфа-лучами.
Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8–15 МэВ. При движении альфа-частицы в веществе она создаёт сильную ионизацию и в результате очень быстро теряет энергию. Энергии альфа-частиц, возникающих в результате радиоактивного распада, не хватает даже для преодоления мёртвого слоя кожи, поэтому радиационный риск при внешнем облучении такими альфа-частицами отсутствует. Однако проникновение альфа-активных радионуклидов внутрь тела, когда облучению подвергаются непосредственно ткани организма, весьма опасно для здоровья. Опасно для здоровья также внешнее облучение высокоэнергичными альфа-частицами, источником которых является ускоритель. Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжелой частицы R измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм) или длины, умноженной на плотность (г/см2).
Таким образом, опасность для человека могут представлять излучение α-частиц с энергиями достаточными для преодоления кожного покрова (10 МэВ и выше). В тоже время, большинство исследовательских ускорителей α-частиц работает на энергиях ниже 3 МэВ. Альфа-частицы образуются также в результате ядерных реакций. Например, в результате взаимодействия ядра лития-6 с дейтроном могут образоваться две альфа-частицы: 6Li+2H=4He+4He. Альфа-частицы составляют существенную часть первичных космических лучей; большинство из них являются ускоренными ядрами гелия (из звёздных атмосфер и межзвёздного газа), некоторые возникли в результате ядерных реакций скалывания из более тяжёлых ядер космических лучей. Альфа-частицы высоких энергий могут быть получены с помощью ускорителей заряженных частиц. Масса альфа-частицы составляет 6,644656Ч10−27 кг, что эквивалентно энергии 3,72738 ГэВ.
β-лучи - Бета-частица, заряженная частица, испускаемая в результате бета-распада. Поток бета-частиц называется бета-лучи или бета-излучение.
Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β−), положительно заряженные — позитронами (β+). Бета-лучи следует отличать от вторичных и третичных электронов, образующихся в результате ионизации воздуха — так называемые дельта-лучи и эпсилон-лучи. Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа; эта максимальная энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ (для рения-187) до десятков МэВ (для короткоживущих ядер, далёких от линии бета-стабильности). Бета-лучи под действием электрического и магнитного полей отклоняются от прямолинейного направления. Скорость частиц в бета-лучах близка к скорости света. Бета-лучи способны ионизировать газы, вызывать химические реакции, люминесценцию, действовать на фотопластинки.
Значительные дозы внешнего бета-излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета-активных радионуклидов, попавших внутрь организма. Бета-излучение имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение (однако на порядок большую, чем альфа-излучение). Слой любого вещества с поверхностной плотностью порядка 1 г/см2 (например, несколько миллиметров алюминия или несколько метров воздуха) практически полностью поглощает бета-частицы с энергией около 1 МэВ.
Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — < 5Ч10−3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны с высокой энергией. Считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — к рентгеновскому излучению. С точки зрения физики, кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно. Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер, при ядерных реакциях (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях. Гамма-излучение было открыто французским физиком Полем Виллардом в 1900 году при исследовании излучения радия. Физические свойства в отличие от α-лучей и β-лучей, не отклоняются электрическими и магнитными полями, характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:
Скачать реферат