radyoaktivite dış etkilerin yokluğunda herhangi bir maddenin kendiliğinden radyasyon özelliği olarak adlandırılır.

Radyoaktif özellikler ilk olarak 1896'da Fransız fizikçi Henri Becquerel (uranyum tuzları ile deney) tarafından uranyumda keşfedildi.

Daha sonra, atom numarası 83'ten büyük olan tüm kimyasal elementlerin radyoaktif olduğu bulundu.

Bunlar en tehlikeli ve yüksek frekanslardır: x-ışınları, gama ışınları ve kozmik ışınlar. İyonizasyon, elektrik yüklü olduğu anlamına gelir. Bu ışınlar iyonlaşabilen bir maddeye çarptığında elektriksel olarak yüklenir. Canlı bir hücre içinde iyonlaşma meydana geldiğinde, kimyasal yapısı değiştirilebilir. İyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmak hücrelerimize zarar verebilir ve genetik materyalimizi etkileyerek ölüme yol açan ciddi hastalıklara neden olabilir.

İyonlaştırıcı radyasyonun en büyük riski kanserdir! Ayrıca maruz kalan erkek veya kadınların çocuklarında genetik kusurlara neden olabilir. Genetik mirasımıza verilen zarar gelecek nesillere aktarılabilir. Hamilelik sırasında radyasyona maruz kalan annelerin çocukları zihinsel engelli olabilir.

Radyoaktif radyasyonun özellikleri

1. Gazların iyonlaşmasına neden olur

2. Kimyasal etkiye sahip olmak

3. Radyoaktivite moleküler bir fenomen değil, bir radyoaktif elementin atomlarının içsel bir özelliğidir.

4. İlacın herhangi bir radyoaktivitesi kimyasal bileşim Bu müstahzarda içerdikleri miktarda alınan saf radyoaktif elementlerin radyoaktivitesine eşit

Çok miktarda radyasyona maruz kalmak nadirdir ve birkaç saat içinde hastalığa ve hatta ölüme neden olabilir. İyonlaştırıcı radyasyonun riskleri hakkındaki bilgilerin çoğu, 2. Dünya Savaşı'nda Amerikalıların uyguladığı barbarlıktan bir patlamayla kurtulan 100.000 kişiyle yapılan çalışmalara dayanmaktadır. atom bombaları Japonya'da Hiroşima ve Nagazaki'de.

Savaşın dışında, nükleer tehlike esas olarak santrallerin operasyonel risklerinde yatmaktadır. En büyük endişeler, toprağı ve yapraklarını kirletebilecek radyoaktif atıklar ve sızıntı riskidir. Bir kişinin aldığı radyasyon dozu ne kadar yüksek olursa, kanser geliştirme şansı o kadar yüksek olur. Çoğu kanser, bir doz radyasyon aldıktan yıllar sonrasına kadar ortaya çıkmaz.

5. Radyoaktif radyasyon dış etkenlere (ısıtma, basınç artışı) bağlı değildir, kimyasal reaksiyonlar içine radyoaktif maddelerin girdiği, radyasyonun yoğunluğunu etkilemez.

6. Radyoaktif radyasyonun bir sonucu olarak, fiziksel ve fiziksel olarak tamamen farklı olan tamamen yeni bir madde türü oluşur. kimyasal özellikler orijinalinden. Radyoaktif dönüşümler zinciri, radyoaktif olmayan (kararlı) bir izotop oluşumuyla sona erer.

Radyasyona maruz kalmanın sağlığa zararlı olabileceğine dair kanıtlar var. Yani, güvenli veya risksiz bir maruz kalma düzeyi yoktur. Radyoaktif materyali sömüren, manipüle eden, üreten veya kullanan herhangi bir faaliyet, özellikle radyoaktif ürünlerin madenciliği ve üretim nükleer enerji. Çeşitli endüstriyel süreçler, askeri faaliyetler ve Bilimsel araştırma, tıp ve diş hekimliğine ek olarak, radyoaktif atık içeren yan ürünler yaratır.

Radyasyon veya maruz kalma içeren herhangi bir faaliyet, diğer alternatiflerle ilişkili olarak gerekçelendirilmeli ve topluma olumlu bir net fayda sağlamalıdır. Buna Gerekçelendirme İlkesi denir. Bunlar, yüksek hızda hareket eden ve enerji, muhtemelen elektrik ve manyetik yük taşıyan ve etkileşime girdiğinde madde üzerinde çeşitli etkilere sahip olabilen elektromanyetik dalgalar veya parçacıklardır.

7. Her radyoaktif madde için aktivitenin 2 kat azaldığı belirli bir zaman aralığı vardır. Bu aralığa yarı ömür denir.

yarı ömür T- bu, mevcut radyoaktif atom sayısının yarısının bozunduğu zamandır.

– radyoaktif bozunma yasası

onlar oluşturulabilir doğal kaynaklar veya yapay cihazlar. Düşükten çok yükseğe değişen enerjileri vardır. Kütlesi, elektrik yükü, manyetik yükü olan en yaygın parçacıklar elektron ışınları, proton ışınları, beta radyasyonu, alfa radyasyonudur. İtibaren elektrik şarjı parçacık radyasyonu en iyi bilinen nötrondur.

Fotoğraf plakalarını hassaslaştırma, gazları ve maddeleri iyonize etme, floresan üretme, sıradan ışıkta opak cisimlerden geçme vb. Radyoaktivite bir nükleer enerji şeklidir ve doğal şekli doğada kendiliğinden oluşur. Bunun nedeni, atomlar gibi bazı atomların doğal olarak büyük ve "kararsız" olmalarıdır.

N 0 - zamanın ilk anında radyoaktif atom sayısı

N- bitiş zamanındaki radyoaktif atom sayısı

t- zaman

T- yarım hayat

8. Doğal radyoaktivite (doğal olarak oluşan elementlerin radyoaktivitesi) ve yapay radyoaktivite (nükleer reaksiyonlarda elde edilen elementlerin radyoaktivitesi) arasında ayrım yapın.

Sürekli radyasyon kaybı. Sağlık alanında, bu özellik atom çekirdeği teşhis veya tedavi amaçlı olarak çeşitli amaçlar için kullanılır. Genel olarak radyasyon tedavisi ve radyoloji, radyasyonun etkilerinin en çok tercih ettiği tıbbi alanlardır. Tıpta radyoaktivite kullanımına örnekler, radyofarmasötiklerle haritalama, radyasyon tedavisi, brakiterapi, aplikatörlerin ve radyoizotopların kullanımıdır.

Ancak radyoaktivite kullanımı sağlığın çok ötesine geçer. endüstride ve tarımörneğin bu sayede atomik özellikçeşitli işlemler yapılmaktadır. Yüksek hızlı bir konveyör üzerinde sıraya giren "bankalar", kaynaktan ayrılan ve dedektöre kaydedilen radyasyon ışınını geçer. Sıvı ayarlanan seviyenin üzerindeyse, ışın biraz boş olduğunda yalnızca gazın varlığına kıyasla büyük ölçüde zayıflayacaktır. Tarımda, topraktaki besinlerin bitkiler tarafından alım oranını gösterebilen radyoaktif olarak etiketlenmiş gübrelerin yanı sıra korumaya katkıda bulunan süreçlerden bahsedilebilir. Gıda Ürünleri ve tarımsal kaynaklar ışınlama yoluyla.

Radyoaktif radyasyonun karmaşık bileşimini keşfetmek için aşağıdaki deney yapıldı: bir kurşun parçası içinde dar bir kanalın dibine radyoaktif bir preparat yerleştirildi. Kanala bir fotoğraf plakası yerleştirildi. Kanaldan çıkışta, indüksiyon hatları ışına dik olan radyasyona güçlü bir manyetik alan etki etti. Tüm kurulum bir vakuma yerleştirildi.

Diğer kullanımlar. Radyoaktivite, jeokronoloji ve tarihlemeyi içerir. Ve güç üretimi. Uranyum kayasının bakir fotoğraf filmi üzerinde unutulması, ilginç bir olgunun keşfedilmesine yol açtı: Film, o zamanlar ışınlar veya radyasyon olarak adlandırılan bir "şey" tarafından yakıldı.

Bu keşif daha sonra radyoaktivite olarak adlandırıldı ve bu özelliğe sahip elementlere radyoaktif elementler adı verildi. Radyoaktivite kelimesi Latince'den gelir: yarıçap ve kendiliğinden parçalanma radyasyon emisyonuna yol açan bazı elementlerin atomik donörü.

Manyetik alanın yokluğunda, geliştirmeden sonra fotoğraf plakasında kanalın tam karşısında tek bir karanlık nokta bulundu.

Bir manyetik alanda, ışın üç ışına bölünür.

alfa radyasyonu

Bu, pozitif yüklü parçacıkların bir akışıdır - helyum atomlarının çekirdeği. Alfa parçacıklarının hızları, beta parçacıklarının hızından çok daha düşüktür ve 10.000-20.000 km/s aralığındadır. Alfa parçacıklarının kinetik enerjisi yüksektir: 4-10 MeV.

Radyasyon, uranyum - radyum, potasyum, toryum, karbon ve iyot dışında birçok başka element tarafından yayılır - bunlardan sadece birkaçı. radyoaktif elementler. Tüm radyasyon canlı hücrelere zarar verdiği için canlılar için zararlı olabilir. Radyasyon seviyesi ne kadar yüksek olursa, hasar o kadar büyük olur. İnsanlar, kanser gibi belirli hastalıkları tedavi etmek için radyasyonun bu yıkıcı yeteneğini kullandılar. Tedavide kanser hücrelerini öldürmek için hastaya belirli dozda radyasyon uygulanır.

Pechblinds'in çıkarılan egemenliği, siyah kağıda veya ince metal fayanslara sarılmış fotoğraf plakalarının örtülmesini de kışkırttı. röntgen. Becquerel, özelliği belirli bir yarıçap yarıçapının emisyonuna bağladı.


Alfa radyasyonu en az nüfuz gücüne sahiptir. Yaklaşık 0,1 mm kalınlığında bir kağıt tabakası onları tamamen geciktirir.

beta radyasyonu

Bu, radyoaktif bir maddenin atomlarından kaçan hızlı elektron akışıdır. Beta parçacıklarının hızları çok büyüktür ve ışık hızının 0.99'u kadardır. Beta parçacıklarının enerjisi birkaç megaelektronvolta ulaşır.

Film üzerinde çapraz koruma ve aksiyon. Bu cevherdeki safsızlıkların uranyumun kendisinden daha aktif olduğunu buldular. Bu safsızlıklardan iki yeni element izole edildi, Polonyum ve Radyo, ikincisi diğerlerinden çok daha aktifti. Maddeler tarafından enerji emisyonu fenomeni daha sonra radyoaktivite olarak adlandırıldı.

Yüklü plakaların davranışından, radyoaktif maddelerin doğal emisyonunun sözde üç çeşit olabileceğini keşfettiler. Daha sonra helyum atomlarının çekirdeği olarak tanımlanan pozitif yük ve yüksek kütle. Belirli türde parçacık radyasyonuna maruz kalan bazı atom çekirdeklerinin iç yapılarını değiştirdiğini ve radyoaktif özelliklere sahip olduğunu buldular. Kimyasal elementlerin yapay dönüşüm prosedürleri, yapay ve Radyoaktif İzotoplar bilinen atomların çoğu ve transuranlar gibi birçok yeni atomun keşfine kadar.

Beta radyasyonu nüfuz etme gücünde ortalamadır. Birkaç milimetre kalınlığında bir alüminyum levha tarafından tutulurlar.

gama radyasyonu

Bu, çok küçük uzunlukta (10 -8 - 10 -11 cm) bir elektromanyetik dalga akımıdır. Gama ışınlarının boşlukta yayılma hızı, diğer elektromanyetik dalgalarınkiyle aynıdır, 300.000 km/s.

İki veya üç yeni nötron ve çok fazla enerji emisyonu. Atom enerjisinin tohumu doğdu. Üç tür radyasyon vardır: alfa, beta ve gama. Kimliklerinden Yeni Zelandalı Rutherford ve Fransız Marie ve Pierre Curie sorumluydu. Enerji miktarına bağlı olarak, radyasyon iyonlaştırıcı olmayan veya iyonlaştırıcı olarak tanımlanabilir.

İyonlaştırıcı olmayan radyasyon nispeten düşük bir enerjiye sahiptir. Aslında iyonlaştırıcı olmayan radyasyon her zaman etrafımızdadır. Işık, ısı ve radyo dalgaları gibi elektromanyetik dalgalar, iyonlaştırıcı olmayan radyasyonun yaygın biçimleridir. yüksek seviyeler enerjiler, atom çekirdeğinden kaynaklanan iyonlaştırıcı radyasyonlar, atomun fiziksel durumunu değiştirebilir ve elektron kaybına neden olabilir, bu da onları elektriksel olarak yüklü hale getirir. Bu işleme "iyonizasyon" denir.

Gama radyasyonu en yüksek nüfuz gücüne sahiptir. 1 cm kalınlığındaki bir kurşun tabakası, gama radyasyonunun yoğunluğunu yarı yarıya azaltır.

Gama radyasyonu ve X ışınları Eşit uzunluk dalgalar, elde edilme yöntemi dışında birbirinden farklı değildir.

4.3.1. Genel bilgi
Atom çekirdeği hakkında. izotoplar

Radyasyon elektronlarından biriyle çarpıştığında bir atom iyonize olabilir. Bu çarpışma çok şiddetli olursa elektron atomdan çekilebilir. Bir elektron kaybından sonra, atom nötr olmaktan çıkar, çünkü bir elektron eksik olduğunda proton sayısı daha fazladır. Atom bir "pozitif iyon" haline gelir.

Alfa ışınlarının pozitif elektrik yükü vardır. İki proton ve iki nötrondan oluşurlar ve helyum atomlarının çekirdekleriyle aynıdırlar. Alfa ışınları yüksek enerjiyle yayılır, ancak maddeden geçerken bu enerjiyi hızla kaybederler. Bir veya iki yaprak kağıt alfa ışınları içerebilir. Bir çekirdek bir alfa parçacığı yaydığında, iki proton ve iki nötron kaybeder.

İki tür atom çekirdeği vardır temel parçacıklar- protonlar ve nötronlar. proton vardır pozitif yük, boyutunda yüke eşit elektron ve dinlenme kütlesi m p = 1.6726 10 -27 kg. Nötronun yükü yoktur, kütlesi protonun kütlesinden biraz daha büyüktür: m n = 1.6749 10 -27 kg. Bu parçacıkların ortak adı nükleonlardır.

Atom çekirdeğinin yükü kimyasal element olarak ifade edildi temel ücretler, D. Mendeleev'in Periyodik sisteminde bu elementin atom numarası Z'ye eşittir. Çekirdeğin yükü, proton yüklerinden oluşur, bu nedenle atom çekirdeğindeki proton sayısı, elementin atom numarasına eşittir.

Bir alfa parçacığını kaybettikten sonra çekirdeğin 90 protonu ve 144 nötronu olur. 1-alfa parçacıkları helyum çekirdekleridir. Tek bir parçacık gibi davranan iki proton ve iki nötrondan oluşurlar. Bazı radyoaktif çekirdekler, negatif elektrik yüküne sahip sıradan elektronlar yayar. Pozitif yüklü elektronlar olan pozitron yayanlar var.

Beta parçacıkları ışıkla yaklaşık aynı hızda hareket eder. Bazıları 1 cm'den fazla ahşaba nüfuz edebilir. Bir çekirdek bir beta parçacığı yayarsa, aynı zamanda bir nötrino yayar. Nötrinoların elektrik yükü ve neredeyse kütlesi yoktur. Negatif beta parçacıkları yayıldığında, çekirdekteki nötron bir protona, bir negatif elektrona ve bir nötrinoya dönüşür.

Bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdeğinde toplanmıştır. Bu nedenle, proton ve nötron sayılarının toplamı, atomun kütle numarasına eşit olmalıdır:

(4.3.1)

Çekirdekteki nötron sayısı, elementin kütle numarası ile atom numarası arasındaki farka eşittir.

Çekirdeklerinin proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı olan atomlara izotop denir. Bir kimyasal elementin tüm izotopları aynı elektron kabuğu yapısına ve dolayısıyla aynı kimyasal özelliklere sahiptir.

Proton çekirdekte kalırken elektron ve nötrino, oluşum anında yayılır. Bu, çekirdeğin şimdi bir tane daha proton ve bir tane daha küçük nötron içereceği anlamına gelir. Bozulduğunda nötron bir protona, bir elektrona ve bir nötrinoya dönüşür. Bir elektron ve bir nötrino yaydıktan sonra, çekirdek yedi proton ve yedi nötron içerir. Kütle numarası değişmeden kalır, ancak atomik numara bir artar. Atom numarası yedi olan element azottur.

Çekirdek bir pozitron yaydığında, çekirdeğin protonu bir nötron, bir pozitron ve bir nötrinoya dönüşür. Nötron çekirdekte kalırken, pozitron ve nötrino, oluşum anında yayılır. Bir pozitron yaydığında, proton bir nötron, bir pozitron ve bir nötrinoya dönüşür. Bir pozitron ve bir nötrino yaydıktan sonra, çekirdek beş proton ve altı nötron içerir.

Çoğu elementin atom çekirdeğinin kararlılığı şunu gösterir: nükleer kuvvetler son derece büyüktürler: çekirdekteki protonlar arasında var olan önemli Coulomb elektrostatik itme kuvvetlerini aşmalıdırlar. Nükleer kuvvetler sadece 10-13 cm gibi çok küçük mesafelerde kendini gösterir.Nükleonlar arasındaki mesafenin belirli bir artışı ile nükleer kuvvetler sıfıra düşer ve Coulomb kuvvetleri çekirdeği yok eder.

Nükleer kuvvetler, doğası gereği elektriksel ve yerçekimi olanlardan farklı, özel türden kuvvetlerdir.

Yaklaşık olarak aynı sayıda nötron ve protondan oluşan hafif elementlerin en kararlı çekirdeği. Çekirdekleri aşağıdakilerden oluşan en ağır elementler için (Periyodik Tabloda bizmuttan sonra bulunur) Büyük bir sayı Nötronların baskın olduğu nükleonlar, nükleer kuvvetler artık çekirdeğin kararlılığını sağlamaz. Bu tür çekirdekler kendiliğinden bozunur ve daha hafif elementlerin çekirdeğine dönüşür. Bu fenomene doğal radyoaktivite denir.

4.3.2. doğal radyoaktivite.
Alfa, beta, gama radyasyonu.

Doğal radyoaktivite, 1896'da Henri Becquerel tarafından uranyum tuzlarında keşfedildi. Görünmez ışınların lüminesansa neden olduğu, gazları iyonize ettiği ve fotoğraf plakalarını aydınlatarak opak bariyerlerden geçtiği bulundu. Doğal radyoaktivite sadece uranyumun değil, aynı zamanda diğer birçok ağır elementin - aktinyum, polonyum, radyum, toryum, vb. İçin de karakteristiktir. Bu tür elementlere radyoaktif denirdi.

Radyoaktif radyasyonun bileşimi üç içerir farklı tür: alfa, beta, gama radyasyonu.

alfa ışınları elektriksel olarak saptırılır ve manyetik alanlar(Şekil 4.3.1) ve bir helyum atom çekirdeği (alfa parçacıkları) akışını temsil eder.


Pirinç. 4.3.1. Manyetik alanın etkisi (dik yönlendirilmiş
gözlemciye çizim düzlemi) radyoaktif radyasyona


Her alfa parçacığının yükü +2e ve kütle numarası 4'tür. Alfa parçacıkları, 4 ila 9 MeV enerjilere karşılık gelen 14.000 ila 20.000 km/s hızlarda radyoaktif elementlerin çekirdeğinden uçar.

Maddenin içinden geçen bir alfa parçacığı, atomlarını iyonize eder ve üzerlerine etki eder. Elektrik alanı, yani elektronları maddenin atomlarından çıkarır. İyonlaşma için enerji harcayan alfa parçacığı yavaşlar ve maddedeki serbest olanlardan iki elektronu yakalayarak helyum gazı atomuna dönüşür. Bir alfa parçacığının madde içinde (durmadan önce) kat ettiği yola, menzili veya nüfuz etme gücü denir ve yol boyunca oluşturulan iyon çiftlerinin sayısına iyonlaştırıcı gücü denir. İyonlaştırma kapasitesi ne kadar büyük olursa, maddedeki partikül aralığı o kadar kısa olur.

Normal koşullar altında havadaki alfa parçacıklarının akışı 3-9 cm'dir ve iyonlaştırma kapasiteleri 100.000-250.000 çift iyondur (1 cm'lik çalışma başına ortalama 30.000 çift iyon). Alfa parçacıkları oldukça iyonlaştırıcıdır ve düşük nüfuz gücüne sahiptir.

Alfa ışınları, 0,06 cm kalınlığında bir alüminyum tabaka veya 0,12 cm kalınlığında bir biyolojik doku tabakası tarafından tamamen emilir.

beta ışınları elektrik ve manyetik alanlar tarafından saptırılan; hızlı elektron akışıdır ve β-parçacıkları olarak adlandırılır. Kütleleri, bir α-parçacığının kütlesinden 7360 kat daha azdır. ortalama süratβ parçacıkları yaklaşık 160.000 km/s'dir. Buradan, β-parçacıklarının manyetik alan tarafından, karşı yük ile açıklanan α-parçacıklarının sapmasına zıt yönde saptırıldığı takip edilir.

Alfa ışınlarından farklı olarak, β-radyasyonu, tüm olası enerji değerlerine (olası tüm hız değerleri) sahip parçacıklar içerir. Aynı radyoaktif elementin çekirdekleri hem sıfıra yakın bir hızda hem de ışık hızına yakın bir hızda β-parçacıkları yayar. β-parçacıklarının enerjisi yüzlerce MeV ile birkaç MeV arasında değişir.

β-parçacığı çok küçük bir kütleye, yüksek hıza sahip olduğundan ve yükü α-parçacığınınkinden iki kat daha az olduğundan, iyonlaşma yeteneği yaklaşık 100 kat daha azdır ve menzili, a-parçacığı. Yüksek enerjili bir β-parçacığının menzili havada 40 cm, alüminyumda 2 cm ve biyolojik dokuda 6 cm'ye ulaşır.

Gama ışınları 10 -12 m dalga boyuna tekabül eden 1020 Hz mertebesinde çok yüksek bir frekansa sahip bir foton akımıdır y-kuantanın enerjisi yaklaşık 1 MeV değerindedir.

Zor olmak Elektromanyetik radyasyon, γ-ışınları özelliklerinde karakteristik X-ışını radyasyonuna benzer. Elektrik ve manyetik alanlar tarafından saptırılmazlar, ışık hızında yayılırlar ve kristallerden geçerken kırınım yaşarlar. X-ışınlarından farklı olarak, γ-ışınları atom çekirdeğinden yayılır.

İyonize etme yeteneği düşüktür; havada, yaklaşık 100 çift iyona sahiptir (ortalama olarak, 1 cm çalışma başına 1-2 çift iyon). γ ışınları en nüfuz edici radyasyonlardan biridir. En sert gama ışınları 5 cm'lik bir kurşun tabakasından veya birkaç yüz metre kalınlığındaki bir hava tabakasından geçer; insan vücuduna nüfuz eder.

4.3.3. Alfa ve beta bozunumu yasaları

Radyoaktif radyasyon, radyoaktif elementlerin bozunmasından kaynaklanır. Açıkçası, yayılan elementin atomları, başka bir kimyasal elementin atomlarına dönüştürülmelidir.

Bir β-parçacığı yayıldığında, çekirdeğin yükü bir artarken kütle pratikte değişmeden kalır. Bu nedenle, β-bozunma ilerledikçe, bir radyoaktif element, atom numarası bir büyük ve aynı kütle numarasına sahip başka bir elemente dönüşür.

β-bozunma sırasında element, Periyodik sistemde değişmeden bir sayı sağa kaydırılır. kütle Numarası.

β-çürüme şeması:

Örneğin,

Bir a-parçacığı yayıldığında, nükleer yük iki birim ve kütle numarası - 4 birim azalır. Sonuç olarak,

α-bozunması sırasında, element periyodik sistemde iki sayı sola kaydırılır ve kütle numarası dört birim azalır:

Örneğin,

Kurallar (4.3.2) ve (4.3.4) denir yer değiştirme yasaları.

Radyoaktif bozunma, bir radyoaktif elementin atom sayısında kademeli bir azalmaya yol açar. Hangi atomun ne zaman bozunacağını tahmin etmenin imkansız olması anlamında rastgeledir. Sadece böyle bir bozulma olasılığı hakkında konuşabiliriz.

Bir süre içinde bozunan atomların sayısının orantılı olduğu ortaya çıktı. toplam sayısı atomlar ve zaman:

burada λ, belirli bir elementin bozunma sabiti olarak adlandırılan orantılılık katsayısıdır. Eksi işareti, zaman içinde bir radyoaktif elementin atomlarındaki azalmayı gösterir.

(4.3.6)'yı entegre ederek şunları elde ederiz:

burada N 0, zamanın ilk anında elementin atom sayısıdır.

İlişki (4.3.7) radyoaktif bozunma yasası olarak adlandırılır (Şekil 4.3.2).


Pirinç. 4.3.2. Radyoaktif Bozunma Eğrisi


Bozulma oranını karakterize etmek için yarı ömür T kavramı tanıtıldı:

yarım hayat orijinal elementin atom sayısının yarıya indiği süreye denir.

(4.3.7)'den e -λT = ½ ise, o zaman:

Bozunma sabitinin tersi, bir radyoaktif atomun ortalama ömrü olarak adlandırılır:

Bu nedenle, Т = τln2, buradan τ = Т/ ln2 = 1.44T, yani. ortalama ömür, yarı ömrün yaklaşık bir buçuk katıdır.

Uranyumun yarı ömrü 4.5 109 yıl, polonyum 1.5 10 -4 s'dir.

1 s içinde bir radyoaktif elementte meydana gelen atomik bozunma sayısına bu elementin aktivitesi denir:

Ne yapıldığı gösterilebilir:

Bu nedenle, bir elementin aktivitesi, miktarı ile orantılı ve yarı ömrü ile ters orantılıdır. 1 g radyumun (1 Curie) aktivitesi, aktivite birimi olarak alınmıştır:

1 Ku \u003d 3.7 10 10 yayılma / s.

Bir radyoaktif bozunma ürününün kendisi radyoaktif olabilir. Bu nedenle, radyoaktif bozunma süreci, kararlı bir elementle biten bir radyoaktif element zinciri oluşturan bir dizi ara aşamadan geçer. Böyle bir element zincirine radyoaktif aile denir.

Faaliyet birimi kekik(Bq) bu;

En yaygın kullanılan aktivite birimi Curie'dir (Ci)

Veya mCi - millicurie 10 -3 Ci, mCi - microcurie 10 -6 Ci. Ayrıca sistem dışı bir etkinlik birimi Rutherford (Pd) 1Рd = 10 6 Bq = 10 6 s -1 . Bir radyoaktif kaynağın birim kütlesinin aktivitesini karakterize etmek için, bir miktar verilir. spesifik kütle aktivitesi ve izotopun aktivitesinin kütlesine oranına eşittir. Spesifik kütle aktivitesi, kilogram başına Becquerel (Bq/kg) veya Ci/kg, Ci/g veya Ci/L olarak ifade edilir.

4.3.4. Pozitron bozunumu β+, elektron yakalama ve dahili dönüşüm

ν bir nötrino parçacığı olduğunda, Q ısı miktarıdır. Bu bozunma ile alt eleman periyodik tabloda bir hücre sola kaydırılır.

Pozitron, elektronla aynı yüke sahip ancak pozitif olan bir parçacıktır.

.

Örneğin, bir fosfor izotopunun bozunması:

Elektron yakalamada, çekirdek atomun iç kabuğundan elektronlardan birini yakalar. Sonuç olarak, atomun protonu bir nötrona dönüşür.

Alt eleman periyodik tabloda sola kaydırılır

Elektron yakalama, bir protonu bir nötrona dönüştürür.

.

Örneğin:

Bozunma sırasında hem α hem de β bozunmaları meydana gelebilir.

Uyarılmış bir durumda olan atom çekirdeğinin enerjisinin bir kısmını elektronlara aktardığı durumlar vardır. iç katmanlar(K, L, M). Sonuç olarak, elektron atomdan kaçar. Böyle elektronlara denir iç dönüşüm elektronları. Bu nedenle, dönüşüm elektronlarının emisyonu doğrudan elektromanyetik etkileşim kabuk elektronlu çekirdek. dönüşüm elektronları var çizgi spektrumu enerji veren beta bozunma elektronlarının aksine sürekli spektrum. Dahili bir dönüşüm gerçekleştikten sonra, elektron kabuğu atom, çıkarılan dönüşüm elektronunun "boş" bir yeri görünür. Daha uzak katmanlardan gelen elektronlardan biri (daha yüksek katmanlardan enerji seviyeleri) karakteristik X-ışını radyasyonunun emisyonu ile "boş" bir yere kuantum geçişi gerçekleştirir.

4.3.5. İyonlaştırıcı radyasyonun madde ile etkileşimi.

Maddede yayılan yüklü parçacıklar ve γ - fotonlar, elektronlar ve çekirdeklerle etkileşime girer, sonuç olarak maddenin ve parçacıkların durumu değişir.

Maddeden geçerken yüklü parçacıkların (α ve β) enerji kaybının ana mekanizması iyonlaşma yavaşlamasıdır. Parçacıkların kinetik enerjisi, ortamın atomlarının uyarılması ve iyonlaşması için harcanır. Bu, aşağıdaki parametrelerle nicelendirilir: doğrusal iyonlaşma yoğunluğu i, S maddesinin doğrusal durdurma gücü, ortalama doğrusal yol.

Altında doğrusal yoğunluk iyonlaşma Yüklü bir iyonlaştırıcı parçacık tarafından temel yol dl: 'de oluşturulan aynı işarete sahip dn iyon sayısının oranını anlıyorum. Doğrusal durdurma gücü S maddesi, maddedeki dl temel yolunun geçişi sırasında yüklü bir iyonlaştırıcı parçacık tarafından kaybedilen enerji dE'nin bu yolun uzunluğuna oranıdır: . Ortalama doğrusal kilometre yüklü iyonlaştırıcı parçacık R, belirli bir maddede yüklü bir parçacığın akışının başlangıcı ve sonu arasındaki mesafenin ortalama değeridir.

α parçacıkları için havadaki doğrusal iyonlaşma yoğunluğu , havadaki α parçacıklarının doğrusal durdurma gücü . Havadaki α parçacıkları için ortalama doğrusal aralık birkaç cm'dir ve canlı bir organizmada (10-100 mikron), yolu doğrusaldır ve hareket yönünü yalnızca yaklaşan atomların çekirdekleriyle çarpıştığında değiştirir.

β parçacıkları için havada ve havadaki β parçacıklarının doğrusal durma gücü . β parçacıkları R için, havadaki ortalama doğrusal aralık 25 metredir ve canlı bir organizmada 1 cm'ye kadardır.

İyonizasyon ve uyarmaya ek olarak, β parçacıkları diğer işlemlere neden olur:

1. Çekirdeğin elektrik alanı ile etkileşime giren yüklü parçacık yavaşlar ve spektrumu Şekil 4.3.3'te gösterilen bremsstrahlung X-ışınları yayar.

2. Bir elektron, bir ortamda bu ortamdaki ışık hızını aşan bir hızla hareket ederse, karakteristik Cherenkov radyasyonu (Cherenkov-Vavilov radyasyonu) ortaya çıkar.

3. Bir β + parçacığı bir maddeye girdiğinde, elektronlarla etkileşime girme olasılığı daha yüksektir, bunun sonucunda bir elektron-pozitron çifti yerine iki gama fotonu oluşur. Şeması Şekil 4.3.4'te gösterilen bu işleme imha denir. Yok olma sırasında ortaya çıkan her γ - fotonun enerjisi, bir elektronun veya pozitronun kalan enerjisinden daha az olmamalıdır, yani. 0,51 MeV'den az değil.

4.3.6. Gama radyasyonunun madde ile etkileşimi.

Radyoaktif bozunma sırasında, çekirdekler birkaç keV ile birkaç MeV arasında değişen enerjilere sahip gama ışınları yayar. Gama - quanta, bir maddeden geçerken, üç etki nedeniyle pratik olarak enerji kaybeder: fotoelektrik absorpsiyon (fotoelektrik etki), Compton saçılması ( compton etkisi), elektron-pozitron çiftlerinin oluşumu (çift oluşumu). Her etkinin büyüklüğü, soğuran malzemenin atom numarasına ve fotonun enerjisine bağlıdır.

Fotoelektrik absorpsiyon.

Şu koşul altında gerçekleştirilir: hν³ A ve burada A ve bir atomun iyonlaşma işidir (fotoelektrik etkinin şeması Şekil 4.3.5'te gösterilmiştir). Bir gama kuantumunun enerjisi formüle göre hesaplanır ve 50 keV'yi geçmez. kinetik enerji, enerjiye eşit gama kuantum eksi bir atomdaki elektronun bağlanma enerjisi. Bir elektron boş yere l - katmanından k - katmanına, m - katmanının elektronu l katmanına vb. Geçiş sırasında, karakteristik X-ışını radyasyonu üreten ışık quanta hν yayılır. Karakteristik X-ışını spektrumu, Şek. 4.3.6.

Havada ve biyolojik dokularda, γ - quanta enerjisi 60 KeV mertebesinde ise fotoelektrik etki %50'dir. Eγ=120 keV'de %10'dur ve 200 keV'den itibaren bu süreç artık gözlenmez. Bu durumda, Compton saçılması nedeniyle gama radyasyonu zayıflatılır.

Compton etkisi.

hν>>A ve koşulu altında gerçekleştirilir.

γ - dış ile çarpışan quanta değerlik elektronları enerjinin sadece bir kısmını aktarır. Onlarla çarpıştıktan sonra, γ - quanta hareket yönünü değiştirir ve saçılır. Çekirdekten kopan elektronlar önemli kinetik enerji kazanır ve maddenin iyonlaşmasını sağlar (ikincil iyonlaşma). Compton etkisinin şeması Şekil 4.3.7'de gösterilmiştir.

Compton etkisi nedeniyle, y-radyasyonu azaltılır. Bu etki havada ve biyolojik maddede 200 keV'de önemlidir.

Compton etkisi için enerji dengesi , nerede

Bir elektronun kinetik enerjisi, hν ', ortaya çıkan yeni saçılmış γ-gama ışık kuantumudur. Böylece, Compton etkisinin bir sonucu olarak, ortamın elektronları ile etkileşime giren gama kuantumunun farklı yönlere dağılması ve birincil ışının ötesine geçmesi nedeniyle gama radyasyonunun yoğunluğu zayıflar. enerjilerinin bir kısmını elektronlara aktarırlar.

Çift oluşumu.

Gama - maddeden geçen E³ 1.02 MeV enerjili kuantum, bir atomun çekirdeğine yakın güçlü bir elektrik alanının etkisi altında bir "elektron-pozitron" çiftine dönüştürülür. Bu durumda, bir madde formu - gama radyasyonu - diğerine - madde parçacıklarına dönüştürülür. Böyle bir çift parçacığın oluşumu, yalnızca her iki parçacığın - bir elektron ve bir pozitron - kütlesine eşdeğer enerjiden daha az olmayan γ-kuanta enerjilerinde mümkündür. Bir elektronun ve bir pozitronun kütleleri aynı olduğundan, onlara ilave kinetik enerji vermeden onları oluşturmak için, y-kuantumun enerjisi, kütle ve enerji arasındaki ilişkiyi sağlamalıdır:

γ-kuantanın enerjisi 1.022 MeV'den büyükse, fazlalığı parçacıklara aktarılır. O zaman oluşan parçacıkların kinetik enerjisi E k, foton enerjisi Eγ ile elektronun iki katına çıkmış durgun enerjisi arasındaki farka eşittir:

Ortaya çıkan elektron-pozitron çifti daha sonra kaybolur (yok olur), partikül durgun kütlesinin enerji eşdeğerine eşit bir enerjiye sahip iki ikincil γ-kuantaya dönüşür - 0.511 MeV. İkincil γ-kuanta yalnızca Compton etkisine ve sonuç olarak fotoelektrik etkiye, yani fotoelektrik etkiye neden olabilir. sadece elektronlarla çarpışırken enerji kaybederler. Çiftlerin oluşma olasılığı, y-kuantanın enerjisindeki ve soğurucunun yoğunluğundaki artışla artar. Çift oluşum şeması Şekil 4.3.8'de gösterilmiştir. Yüksek enerjili gama ışınları (8 MeV'den fazla) atom çekirdeği ile etkileşime girebilir (nükleer etki). Böyle bir etkinin olasılığı çok küçüktür ve bu tür bir etkileşim, maddedeki radyasyonu pratik olarak zayıflatmaz.

4.3.7. Madde tarafından gama radyasyonunun zayıflama yasası

Bir gama ışını demeti, soğurucunun kalınlığındaki bir artışla sürekli olarak soğurulur; yoğunluğu, emicinin herhangi bir kalınlığı için kaybolmaz. Bu, madde tabakası ne kadar kalın olursa olsun, gama ışınlarının akışını tamamen emmenin imkansız olduğu, ancak yoğunluğunu herhangi bir sayıda zayıflatmanın mümkün olmadığı anlamına gelir.


Şek. 4.3.9, gama radyasyonunun zayıflamasının soğurucunun kalınlığına bağımlılığını gösterir. Gama radyasyonu zayıflatma mekanizması Şekil 10'da gösterilmektedir. Bir madde atomu tarafından art arda üç tür gama-kuantum saçılması gerçekleşir. Önce çift oluşumu süreci, ardından Compton saçılması ve fotoelektrik absorpsiyon vardır. Madde ile son etkileşim sırasında, bir gama kuantumunun enerjisi, bir atomun iyonlaşma işinden daha az olur ve bir maddenin bir atomuyla buluşan zayıf bir gama kuantum, basitçe dağılır. İkinci sürece tutarlı saçılma denir.

Bir y-ışın demetinin zayıflama yasası e -μd hakkında aşağıdaki I=I formuna sahiptir, burada I maddeden geçen γ-ışınlarının yoğunluğu, kalınlık d'dir; Ben yaklaşık - gama ışınlarının gelen ışın demetinin yoğunluğu; μ- lineer zayıflama faktörü.

Doğrusal zayıflama faktörü, ilk üç işlem nedeniyle gama ışınının zayıflamasını hesaba katan toplam faktördür. Böylece, μ= μ f + μ k + μp μ değeri gelen gama ışınlarının enerjisine ve soğurucunun malzemesine bağlı olduğundan, μ/ρ oranı ile ifade edilebilir, burada ρ maddenin yoğunluğu. Bu durumda, μ katsayısı kütle zayıflama katsayısı olarak adlandırılacak ve artık malzemenin yoğunluğuna bağlı olmayacaktır.

Zayıflama yasası şu şekilde ifade edilebilir: yarım zayıflama katmanı(Δ1/2). Radyasyon yoğunluğunun yarıya indirildiği soğurucunun kalınlığı, yarı-zayıflama tabakası Δ1/2 olarak adlandırılır ve yüzey yoğunluğu (mg/cm2) biriminde ölçülür ve radyasyon enerjisine ve yoğunluğuna bağlıdır. emici. Doğrusal zayıflama faktörü ile yarım zayıflama katmanı arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir: .

Yarı zayıflatma tabakasını bilerek, radyasyonu belirli bir sayıda azaltmak için hangi soğurucunun alınması gerektiğini belirlemek oldukça kolaydır.

Örneğin, bir katman Δ1/2 radyasyon yoğunluğunu 2 kat, iki kat - 4 kat, üç kat - 8 kat, vb., n kat - 2 n kat azaltır. Bu nedenle, radyasyonu örneğin 512 kat azaltmak için, mümkün olduğunca çok katman almak gerekir.

Δ1/2n böylece 2 n =512 olur. Bizim durumumuzda, n=9, yani. 9 kat yarım zayıflama, radyasyon yoğunluğunu 512 kat azaltır.

4.3.8. İyonlaştırıcı radyasyonun tespiti ve kaydı için yöntemler.

Radyoaktif radyasyon duyular tarafından algılanmaz. Bu radyasyonlar özel aletler kullanılarak tespit edilebilir. Uygulamada, radyasyonun madde ile etkileşiminin doğrudan etkilerini ölçen iyonizasyon radyasyon dedektörleriyle en sık karşılaşılır - gazlı bir ortamın iyonlaşması (iyonizasyon odaları, orantılı sayaçlar ve Geiger-Muller sayaçlarının yanı sıra korona ve kıvılcım sayaçları) . Diğer yöntemler, iyonlaşma nedeniyle ikincil etkilerin ölçülmesini içerir - fotoğrafik, ışıldayan, kimyasal, kalorimetrik, vb.

1. İyonizasyon radyasyon dedektörleri

İyonizasyon radyasyon dedektörleri - bir elektrik alanı oluşturmak için elektrotlu hava veya gazla dolu bir oda (Şekil 4.3.10). U'nun yokluğunda, gaz iyi bir yalıtkan olduğu için akım devresindeki elektrotlar arasında voltaj yoktur. Yüklü (α, β) parçacıklar gaza girdiğinde iyon çiftleri oluşur ve gaz elektrik alanının iletkeni haline gelir. Başlangıçta, elektrotlarda U=0 olduğunda, ilk iyonizasyon tarafından oluşturulan tüm iyonlar tamamen nötr moleküller halinde yeniden birleşir. Voltaj arttıkça iyonlar yönlü bir etki kazanır: pozitif olanlar katotta ve negatif olanlar anotta toplanır. Devrede, cihaz tarafından kaydedilebilen bir iyonizasyon akımı oluşur.

İyonizasyon akımının büyüklüğü, radyasyon miktarının bir ölçüsü olarak hizmet eder. Şekil 4.3.11, iyonizasyon akımının dedektör elektrotlarına uygulanan voltaja bağımlılığını gösterir. Bu bağımlılığa iyonizasyon dedektörünün akım-voltaj özelliği denir. Bölüm 1'de iki süreç vardır: yüklü parçacık-iyonların oluşumu ve iyonların yeniden birleşimi. Artan voltaj ile rekombinasyon işlemi azalır ve oluşan tüm iyonlar elektrotlara ulaşır - 2. bölüm.

2. bölümdeki akımın büyüklüğü sadece gelen yüklü parçacıkların iyonizasyon kapasitesine bağlıdır. Yani α, büyük bir iyonlaştırıcı etkiyle oluşan bir parçacıktır, üst eğriye karşılık gelir. Bölge 2, iyonizasyon odası bölgesi olarak adlandırılır.

3. bölümde iyonlaşma akımının gücü tekrar artmaya başlar, çünkü. pozitif iyonlar ve özellikle negatif iyonlar, gazın atomları veya molekülleri ile çarpışmalar nedeniyle kendilerini iyonizasyon üretmek için önemli bir ivme ve sonuç olarak enerji kazanırlar. Bu işleme ikincil iyonizasyon denir. Bölüm 3'te, başlangıçta oluşan iyonların sayısı ile iyonlaştırıcı akımın yaratılmasında yer alan toplam iyon miktarı arasında kesin bir orantı vardır. Bu alana orantılılık alanı denir. Oransal sayaçlar bu modda çalışır. Bunu yapmak için, bölgeye gaz amplifikasyon katsayısı Kg eklenir - iyonizasyon akımının oluşturulmasında yer alan toplam iyon miktarının n, birincil oluşturulmuş iyonların sayısına oranı n 0 . Kgu=n/ n 0. Bölüm 3 için Kgu 10 3 - 10 4'e ulaşır.

4. bölümde, başlangıçta oluşan iyonların sayısı ile iyonizasyon akımının gücü arasındaki katı orantı ihlal edilmiştir. Bu nedenle, sınırlı orantılılık bölgesi olarak adlandırılır.

Bölüm 5'te, daha da yüksek voltajlarda, artan akımın gücü artık birincil iyonların sayısına bağlı değildir. Gaz amplifikasyon faktörü 10 8 - 10 10'a ulaşır ve dedektör odasında en az bir nükleer parçacık göründüğünde, tüm odayı kaplayan kendi kendine devam eden bir gaz deşarjı flaşı meydana gelir. Bu alana Geiger bölgesi denir. Bu alanda çalışan sayaçlara Geiger-Muller sayaçları denir.

Alan 6'da, dedektörde yüksek voltajda, sabit bir sürekli deşarj gözlenir ve dedektör arızalanır.

2. Oransal sayaçlar

Orantılı sayaçlar 3. bölümde çalışır. Sayaçlarda amplifikasyon orantılılığının varlığı, nükleer parçacıkların enerjisini belirlemeyi ve doğalarını incelemeyi mümkün kılar. Genellikle, ekseni boyunca metal bir ipliğin çekildiği bir silindir şeklinde orantılı bir sayaç yapılır - anot (Şekil 4.3.12). Silindirin iç yüzeyindeki iletken kaplama katot görevi görür. Böyle bir cihazla, tüm elektrik alanı ipliğin yakınında yoğunlaşır ve maksimum değeri ne kadar yüksek olursa, ipliğin yarıçapı o kadar küçük olur (Şekil 4.3.13).

Oransal sayaçlar da uç tipte yapılır (Şekil 4.3.14). Alfa parçacık sayacının boşluğuna nüfuz etmesini sağlamak için mika giriş penceresi çok ince (4-10) µm yapılır. Sayacı, neredeyse atmosferik basınç seviyesine kadar neon ve argon karışımıyla doldurun. Çalışma boşluğu dış hava ile iletişim kuran açık sayaçlar vardır. Bu sayaçlar atmosferik basınçta çalışırlar, onları dolduran gazın sürekli akışına veya dolaşımına izin verirler ve bu nedenle genellikle gaz numunelerinin aktivitesini kaydetmek için kullanılırlar.

Geiger-Muller sayaçları (GM) yapısal olarak silindirik ve uç tip orantısal sayaçlardan çok farklı değildir. Ana farkı, sayacın (GM) iç hacminin düşük basınçta bir soy gazla doldurulması ve işin Geiger bölgesinde, yani. kendi kendine devam eden gaz deşarj modunda. Çalışma prensibine göre, sayaçlar (GM) kendi kendine sönen ve kendi kendine sönmeyen olarak ayrılır. Bir nükleer parçacık kendi kendine sönmeyen bir sayaca girdiğinde, gazlı ortamın birincil iyonlaşması meydana gelir. Pozitif iyonlar katoda, elektronlar anoda doğru hareket eder. Bu durumda, yüksek voltajın etkisi altında elektronlar büyük bir ivme ile hızlandırılır ve ikincil iyonlaşma meydana gelir. Yeni oluşan iyonlar da yeterince yüksek bir hız kazanır, iyonizasyon üretir ve katottan elektronları nakavt eder. Bu elektronlar çığ etkisini daha da arttırır. Sonuç olarak, tüm sayaç bir deşarj ile kaplıdır. Kgu 10 8 - 10 10'a ulaşabilir.

Hızla büyüyen bir ikincil iyonizasyon sırasında, bir sonraki nükleer parçacık kendiliğinden sönmeyen sayaca girerse, sayım cihazı tarafından kaydedilmeyecektir. İkinci nükleer parçacığı saptamak için, ya yüksek dirençli bir elektrik devresi dahil edilerek ya da sayaca organik buhar sokularak elde edilebilecek olan, birincisinden itibaren iyonizasyon sürecini "söndürmek" gerekir. Bu seçenekler kendiliğinden sönen sayaçlarda kullanılır. Tipik olarak polihidrik alkol buharları %90 argon ve %10 alkol buharı oranında kullanılır. Organik katkı maddesi, zayıf bağlı elektronlar bağışlayarak pozitif argon iyonlarını nötralize eder. Sonuç olarak, çok atomlu bir gazın (alkol) molekülleri ikincil iyonizasyonu askıya alır ve sayaç bir sonraki parçacığı kaydetmeye hazır hale gelir.

3. Sayacın özellikleri

ölü zaman- bu, sayacın içine düşen parçacığı (kuantum) kaydedemediği zamandır. Kendiliğinden sönen sayaçların ölü zamanı 10 -4 s'dir.

Sayaç çözünürlüğü sayacın bir saniyede kaydedebileceği maksimum parçacık sayısıdır ve ölü zamanın tersi olarak hesaplanır. Ölü zaman ne kadar küçükse, sayacın çözünürlüğü o kadar büyük olur. Kendiliğinden sönmeyen sayaçlar, 10 2 - 10 3 imp/s'den fazla olmayan, kendi kendine sönen - 10 4 imp/s'ye kadar ayrı ayrı kayıt yapabilir.

Sayaç verimliliği aynı süre içinde sayacın çalışma hacmine düşen toplam partikül (kuanta) sayısına sayaç tarafından kaydedilen darbe sayısının yüzdesidir. Verimlilik, bilinen aktiviteye (referans) sahip radyoaktif preparatların radyasyonunun ölçülmesiyle belirlenir.

sayma özelliği sayma hızının (darbe sayısı/dk) sayaca uygulanan voltaja bağımlılığını ifade eder. Birim zaman başına sabit bir sayım hızının oluşturulduğu voltaj bölgesine "karşı plato" denir. Platonun kapsamı ne kadar büyük ve eğimi ne kadar düşükse, sayaç o kadar iyi olur (Şekil 4.3.15).

Kendiliğinden sönen metrelerde platonun uzunluğu 200-300 V, eğimi %3-5'tir.

Işınlanma (lüminesan) radyasyon kayıt yöntemi.

Atomların uyarılmış bir durumdan veya iyonize bir durumdan temel duruma geçişi sırasında, örneğin ışık enerjisinin bir elektrik sinyaline dönüştürülmesiyle tespit edilebilen bir ışık flaşı (sintilasyon) şeklinde enerji yayılır. bir fotoçoğaltıcı tüp (PMT) kullanarak. Sintilasyon sayaç cihazının şeması Şekil 4.3.16'da gösterilmiştir.


Sintilatörde üretilen bir ışık darbesinin etkisi altında, bir elektrik alanı tarafından toplanan ve birinci dinoda yönlendirilen fotoelektrik etki nedeniyle elektronlar foto katottan dışarı atılır ve ikincil elektronları dışarı atmak için yeterli bir enerjiye hızlanır. sonraki dinot vb. Böylece, elektron çığı katottan anoda doğru artar; sintilatörde üretilen çok zayıf ışık parlamaları kayıtlı elektriksel darbelere dönüştürülür.

Sintilasyon sayaçları, gaz deşarj sayaçlarına kıyasla daha yüksek bir sayma verimliliğine (%100'e kadar) ve alfa partiküllerini kaydederken 10 -5 ve beta partiküllerini kaydederken 10 -8 çözünürlüğe sahiptir.

Yarı iletken dedektörlerİyonlaştırıcı radyasyonun (PPD), elektronların ve deliklerin elektrik yükü taşıyıcıları rolünü oynadığı bir katı hal iyonizasyon odasıdır. İyonlaştırıcı radyasyonun etkisi altında, PPD'de bir elektrik akımı üretilir. Akımın büyüklüğü iyonlaştırıcı radyasyon miktarını belirler.

fotoğraf yöntemi iyonlaştırıcı radyasyon etkisi altında bir fotoğrafik emülsiyonun kararma derecesinin belirlenmesine dayanır. Bir fotoğraf plakasının fotoemülsiyonunun kararma derecesi radyasyon dozu ile orantılıdır. Beta ve gama radyasyonu ile çalışan kişiler için dozimetrik fotoğraf kontrolü (IPC) bu prensibe dayanmaktadır.

Kimyasal Yöntemler radyasyonun etkisi altında meydana gelen belirli değişikliklerin kaydına dayanır. Örneğin, renk değişimi, gaz çıkışı, kolloidal çözeltilerin çökelmesi vb. Değişim derecesi, absorbe edilen radyasyon enerjisiyle orantılıdır. Radyasyonun etkisi altında iki değerlikli bir demir iyonunun üç değerlikli bir iyona oksidasyonuna dayanan ferrosülfat ve seryum dozimetreleri yaygınlaştı. Bir seryum dozimetresinde, seryum konsantrasyonu ışınlamadan önce ve sonra belirlenir.

kalorimetrik yöntem bir maddede radyasyon enerjisinin emilmesi sırasında açığa çıkan termal enerjinin özel kalorimetreler yardımıyla ölçülmesine dayanır.

Radyasyonu ölçmek için cihazlar ve amaçları.

İyonlaştırıcı radyasyonu ölçmek için araçlar şartlı olarak üç kategoriye ayrılabilir: radyometrik (radyometreler), dozimetrik (dozimetreler), nükleer fizik araştırmaları için elektronik ekipman blokları ve cihazları.

radyometreler- bunlar, radyoaktif müstahzarların ve radyasyon kaynaklarının aktivitesini ölçmek, iyonlaştırıcı parçacıkların ve kuantumların akı yoğunluğunu veya yoğunluğunu, nesnelerin yüzey radyoaktivitesini, aerosollerin spesifik aktivitesini belirlemek için tasarlanmış gaz deşarjlı, sintilasyon sayaçlı ve diğer dedektörlü cihazlardır. , gazlar ve sıvılar.

Dozimetreler (radyometreler) - maruz kalma ve soğurulan radyasyon dozlarını veya karşılık gelen doz oranlarını ölçen cihazlar. Dozimetreler üç ana bölümden oluşur: bir dedektör, iyonizasyon akımını yükselten bir radyo devresi ve kayıtlı (ölçüm) bir cihaz.

Çalışma prensibine göre dozimetreler iki gruba ayrılabilir. İlk grup, doz hızı ölçerler olarak adlandırılan, birim zamandaki röntgen cinsinden doz hızını ölçen dozimetrelerden oluşur. İkinci grup, belirli bir süre boyunca radyasyon dozunu ölçen entegre dozimetreleri içerir. Doz hızı ölçerlerdeki radyasyon dedektörü, iyonizasyon odaları, gaz deşarjı veya sintilasyon sayaçları olabilir. İyonizasyon odaları genellikle entegre cihazlarda dedektör olarak kullanılır.