Основные характеристики ионизирующих излучений

Понятие ионизирующих излучений

Радиоактивные вещества обладают ионизирующим излучением.

Источники ионизирующих излучений широко используют в сельском хозяйстве, медицине, химии, технике и других областях.

Например, они используются при радиационной терапии злокачественных опухолей, полимеризации пластмасс, антистатистической обработке тканей, измерении толщины стержней, труб и листов, обнаружении течей в газопроводах, измерении плотности почв и др. при этом не стоит забывать, что источники ионизирующего излучения являются существенной угрозой для здоровья и жизни людей, которые их используют. При ионизирующих излучениях у человека развивается лучевая болезнь.

• К корпускулярному излучению, которое состоит из частиц с ненулевой массой покоя относится нейтронное излучение, $\alpha$- и $\beta$-излучение.
• К электромагнитному излучению, которое имеет очень малую длину волны, относится рентгеновское и $\gamma$-излучение.

$\alpha$-излучение

$\alpha$-излучение является потоком ядер гелия, которые обладают большой скоростью. У ядер заряд +2 и масса 4. Образуются ядра при ядерных реакциях или при радиоактивном распаде ядер.

$\alpha$-частицы имеют энергию не более нескольких МэВ (мега-электрон-вольт). Скорость $\alpha$-частиц около 20 000 км/с и движутся они практически прямолинейно.

Длина пробега $\alpha$-частиц в воздухе в основном меньше 10 см. Так как $\alpha$-частицы имеют большую массу, то при взаимодействии с веществом они быстро теряют собственную энергию. Поэтому они имеют низкую проникающую способность, но у них высокая удельная ионизация.

$\beta$-излучение

$\beta$-излучение является потоком позитронов или электронов, которые возникают при радиоактивном распаде.

$\beta$-частицы имеют массу, которая в десятки тысяч раз меньше массы $\alpha$-частиц. $\beta$-частицы зависимо от природы источника $\beta$-излучений имеют скорость от 0,3 до 0,99 от скорости света. Энергия $\gamma$-частиц не более нескольких МэВ, в воздухе длина пробега составляет около 1800 см, а в мягких тканях тела человека – около 2,5 см. $\beta$-частицы имеют проникающую способность больше, чем $\alpha$-частиц (вследствие меньшего заряда и массы).

Нейтронное излучение

Является потоком ядерных частиц, которые не имеют электрического заряда. Масса у нейтрона почти в 4 раза меньше от массы $\alpha$-частицы. Нейтроны бывают медленные (их энергия меньше 1 КэВ), промежуточных энергий (с энергией 1–500 КэВ) и быстрые (более 500 КэВ). В результате неупругого взаимодействия нейтронов и ядер атомов среды появляется вторичное излучение, которое состоит из заряженных частиц и $\gamma$-квантов ($\gamma$-излучение).

В процессе упругих взаимодействий нейтронов и ядер может происходить обычная ионизация вещества. От энергии нейтронов зависит их проникающая способность, которая существенно больше от $\alpha$- или $\beta$-частиц. У нейтронного излучения высокая проникающая способность и оно представляет наибольшую опасность для человека в сравнении со всеми видами корпускулярного излучения.

$\gamma$-излучение

Это электромагнитное излучение, у которого высокая энергия и малая длина волны. $\gamma$-излучение появляется при взаимодействии частиц или при ядерных превращениях. Так как оно обладает высокой энергией (от 0,01 до 3 МэВ) и малой длиной волны, то имеет большую проникающую способность. $\gamma$-лучи не отклоняются в магнитных и электрических полях. $\gamma$-излучения меньшая ионизирующая способностью, чем у $\alpha$- и $\beta$-излучения.

Рентгеновское излучение

Получается в среде, которая окружает источник-излучения, в ускорителях электронов, специальных рентгеновских трубах и др. Оно является одним из видов электромагнитного излучения. У рентгеновского излучения энергия обычно не больше 1 МэВ, малая ионизирующая способность (как и $\gamma$-излучения) и большая глубина проникновения.