Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Гамма излучение



 Другие рефераты
Газы и тепловые машины Галилео Галилей Гелиоэнергетика: состояние и перспективы Геометрическая оптика

Гамма-излучение.
Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение. На  шкале
электромагнитных волн оно  граничит  с  жестким  рентгеновским  излучением,
занимая область более высоких частот. Гамма-излучение обладает  чрезвычайно
малой длинной волны (?(10  -8  см)  и  вследствие  этого  ярко  выраженными
корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку частиц  –  гамма
квантов, или фотонов, с энергией h? (? –  частота  излучения,  h  –  Планка
постоянная).
Гамма- излучение возникает при распадах  радиоактивных  ядер,  элементарных
частиц,  при аннигиляции пар частицы-античастица, а также  при  прохождении
быстрых заряженных частиц через вещество.
Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается  при
переходах ядра из более возбужденного  энергетического  состояния  в  менее
возбужденное или в основное. Энергия  ? – кванта равна разности энергий  ??
состояний, между которыми происходит переход.
                           Возбужденное состояние
                                                              Е2


                                                                 h?


                               Основное состояние ядра    Е1
Испускание ядром ?-кванта не влечет за собой изменения атомного номера  или
массового числа, в  отличие  от  других  видов  радиоактивных  превращений.
Ширина  линий  гамма-излучений  чрезвычайно  мала  (~10-2  эв).   Поскольку
расстояние между уровнями во много раз больше ширины линий,  спектр  гамма-
излучения является  линейчатым, т.е.  состоит  из  ряда  дискретных  линий.
Изучение спектров гамма-излучения позволяет установить энергии возбужденных
состояний ядер. Гамма-кванты с большими энергиями испускаются при  распадах
некоторых элементарных частиц. Так,  при  распаде  покоящегося  ?0-  мезона
возникает гамма-излучение с энергией  ~70Мэв.  Гамма-излучение  от  распада
элементарных частиц также образует линейчатый спектр.  Однако  испытывающие
распад элементарные частицы часто  движутся  со  скоростями,  сравнимыми  с
скоростью света. Вследствие этого возникает доплеровское уширение  линии  и
спектр гамма-излучения оказывается размытым в  широком  интервале  энергий.
Гамма-излучение, образующееся при  прохождении  быстрых  заряженных  частиц
через вещество, вызывается их торможением к кулоновском поле  атомных  ядер
вещества. Тормозное гамма –излучение, также как и тормозное  рентгеноовское
излучение, характерезуется  сплошным  спектром,  верхняя  граница  которого
совпадает с энергией заряженной частицы, например электрона. В  ускорителях
заряженных  частиц  получают  тормозное  гамма-  излучение  с  максимальной
энергией до нескольких десятков Гэв.
В межзвёзном пространстве  гамма-излучение  может  возникать  в  результате
соударений  квантов  более  мягкого    длинноволнового,   электромагнитного
излучения, например света, с  электронами,  ускоренными  магнитными  полями
космических объектов. При  этом  быстрый  электрон  передает  свою  энергию
электромагнитному излучению и видимый свет  превращается  в  более  жесткое
гамма-излучение.
Аналогичное явление может иметь место в  земных  условиях  при  столновении
электронов большой энергии, получаемых на ускорителях, с фотонами  видимого
света в интенсивных пучках света, создаваемых лазерами.  Электрон  передает
энергию световому фотону, который превращается в  ?-квант.  Таким  образом,
можно на  практике  превращать  отдельные  фотоны  света  в  кванты  гамма-
излучения высокой энергии.
Гамма-излучение  обладает  большой  проникающей  способностью,  т.е.  может
проникать сквозь большие толщи вещества без заметного ослабления.  Основные
процессы, происходящие при взаимодействии гамма-излучения  с  веществом,  -
фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское рассеяние (комптон-
эффект) и образавание пар  электрон-позитрон.  При  фотоэффекте  происходит
поглощение ?-кванта одним из  электронов  атома,  причём  энергия  ?-кванта
преобразуется ( за вычетом энергии связи электрона в атоме ) в кинетическую
энергию электрона, вылетающего за пределы  атома.  Вероятность  фотоэффекта
прямо пропорциональна пятой степени  атомного  номера  элемента  и  обратно
пропорциональна  3-й  степени  энергии  гамма-излучения.   Таким   образом,
фотоэффект преобладает в области малых энергии ?-квантов ( (100  кэв  )  на
тяжелых элементах ( Pb, U).
При комптон-эффекте происходит рассеяние ?-кванта на одном  из  электронов,
слабо связанных в атоме. В отличие от фотоэффекта, при  комптон-эффекте  ?-
квант не исчезает, а лишь изменяет энергию ( длинну волны )  и  направление
распрастранения.  Узкий  пучок  гамма-лучей  в  результате  комптон-эффекта
становится более широким, а само излучение - более  мягким  (длинноволновым
). Интенсивность комптоновского рассеяния пропорциональна числу  электронов
в 1см3 вещества,  и  поэтому  вероятность  этого  процесса  пропорциональна
атомному номеру вещества. Комптон-эффект становится заметным в веществах  с
малым атомным номером и при  энергиях  гамма-излучения,  превышвют  энергию
связи электронов в атомах. Так,  в  случае  Pb  вероятность  комптоновского
рассеяния сравнима с вероятностью фотоэлектрического поглощения при энергии
~ 0,5 Мэв. В случае  Al  комптон-эффект  преобладает  при  гораздо  меньших
энергиях.
Если жнергия ?-кванта превышает  1,02  Мэв,  становится  возможным  процесс
образования  электрон-позитроновых   пар   в   электрическом   поле   ядер.
Вероятность образования пар  пропорциональна  квадрату  атомного  номера  и
увеличивается с ростом h?. Поэтому при h?  ~10  Мэв  основным  процессом  в
любом веществе  оказывается образование пар.



                            100



                              50



                                0
                                   0,1    0,5    1     2        5        10
50
                                         Энергия ?-лучей ( Мэв )

Обратный процесс аннигиляция электрон-позитронной пары является  источником
гамма-излучения.
Для характеристики ослабления гамма-излучения в веществе обычно  пользуются
коэффициентом  поглощения,  который  показывает,   на   какой   толщине   Х
поглотителя интенсивность I0 падающего пучка гамма-излучение ослабляется  в
е раз:
                                  I=I0e-?0x
Здесь ?0 – линейный коэффициент поглощения гамма-излучения.  Иногда  вводят
массовый  коэффициент  поглощения,  равный   отношению   ?0   к   плотности
поглотителя.
Экспоненциальный закон ослабления  гамма-излучения  справедлив  для  узкого
направления пучка гамма-лучей, когда любой процесс, как поглощения,  так  и
рассеяния, выводит гамма-излучение из состава первичного пучка. Однако  при
высоких  энергиях  процесс  прохождения  гамма-излучения   через   вещество
значительно усложняется. Вторичные электроны и позитроны  обладают  большой
энергией  и  поэтому  могут,  в  свою  очередь,  создавать  гамма-излучение
благодаря процессам торможения и аннигиляциии.  Таким  образом  в  веществе
возникает ряд чередующихся поколений вторичного гамма-излучения, электронов
и позитронов, то есть происходит развитие каскадного ливня. Число вторичных
частиц в таком ливне сначала возрастает  с  толщиной,  достигая  максимума.
Однако  затем  процессы  поглощения  начинают  преобладать  над  процессами
размножения частиц и ливень затухает. Способность гамма-излучения развивать
ливни  зависит  от  соотношения  между  его  энергией  и   так   называемой
критической энергией, после которой ливень в  данном  веществе  практически
теряет способность развиваться.
Для  изменения   энергии   гамма-излучения   в   эксперементальной   физике
применяются гамма-спектрометры различных типов, основанные  большей  частью
на измерении энергии  вторичных  электронов.  Основные  типы  спектрометров
гамма-излучения: магнитные,  сцинтиляционные,  полупроводниковые,  кристал-
дифракционные.
Изучение  спектров  ядерных  гамма-излучений  дает  важную   информацию   о
структуре ядер. Наблюдение эффектов, связанных с влиянием внешней среды  на
свойства  ядерного  гамма-излучения,  используется  для  изучения   свойств
твёрдых тел.
Гамма-излучение находит применение  в  технике,  например  для  обнаружения
дефектов в металлических  деталях  –  гамма-дефектоскопия.  В  радиационной
химии гамма-излучение применяется для инициирования химических превращений,
например процессов полимеризации. Гамма-излучение  используется  в  пищевой
промышленности для стерилизации продуктов  питания.  Основными  источниками
гамма-излучения служат естественные и искусственные радиоактивные  изотопы,
а также электронные ускорители.
Действие  на  организм  гамма-излучения  подобно  действию   других   видов
ионизирующих излучений. Гамма-излучение может  вызывать  лучевое  поражение
организма, вплоть до его гибели. Характер влияния  гамма-излучения  зависит
от энергии ?-квантов и пространственных особенностей  облучения,  например,
внешнее или внутреннее. Относительная  биологическая  эффективность  гамма-
излучения составляет  0,7-0,9.  В  производственных  условиях  (хроническое
воздействие в малых дозах) относительная биологическая эффективность гамма-
излучения принята равной 1. Гамма-излучение  используется  в  медицине  для
лечения опухолей, для стерилизации помещений,  аппаратуры  и  лекарственных
препаратов.  Гамма-излучение  применяют  также  для  получения  мутаций   с
последующим    отбором    хозяйственно-полезных    форм.    Так     выводят
высокопродуктивные   сорта   микроорганизмов   (например,   для   получения
антибиотиков ) и растений.
Современные возможности лучевой теропии расширились  в  первую  очередь  за
счёт средств и методов дистанционной  гамма-теропии.  Успехи  дистанционной
гамма-теропии  достигнуты   в   результате   большой   работы   в   области
использования мощных искусственных радиоактивных источников гам
12
скачать работу


 Другие рефераты
Славянофилы
Исследование магнитного гистерезиса
Заттық құқықтардың түрлері
Типология политических режимов


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ