Mavzu: Alfa beta va gamma zarralarini aniqlash. Alfa, Beta va Gamma nurlanishi bilimlar gipermarketi Reja

Yarim umr   asl elementning atomlari ikki baravar kamaygan vaqtni chaqirdi.

, agar e-TT \u003d 1 bo'lsa, unda

Parchalanish doimiysining o'zaro hisoblanishi radioaktiv atomning o'rtacha umri deb nomlanadi:

Shuning uchun, T \u003d τln2, qaerdan τ \u003d T / ln2 \u003d 1.44T, ya'ni. o'rtacha umr ko'rish yarim umrdan taxminan bir yarim baravar ko'p.

Uranning yarimparchalanish davri - 4,5 · 10 9 yil, poloniy - 1,5 · 10 -4 s.

1 sekundda radioaktiv elementda sodir bo'ladigan atomlarning parchalanish soniga ushbu elementning faolligi deyiladi.

Siz uning ishlayotganligini ko'rsatishingiz mumkin:

Shunday qilib, elementning faolligi uning miqdoriga mutanosib va \u200b\u200byarim yemirilish vaqtiga teskari proportsionaldir. Faoliyat birligi uchun 1 g radium (1 Kuri) ning faolligi olinadi:

1 Ku \u003d 3.7 · 10 10 dek / s.

Radioaktiv parchalanish mahsuloti o'zi radioaktiv bo'lishi mumkin. Shuning uchun radioaktiv parchalanish jarayoni bir qator oraliq bosqichlardan o'tib, barqaror element bilan tugaydigan radioaktiv elementlar zanjirini hosil qiladi. Bunday elementlar zanjiri radioaktiv oila deb ataladi.

Faoliyat birligi Bekkerel(Bq) bu; 

Kyuri faoliyatining eng keng tarqalgan birligi (Ki)

Yoki mCi - 10 -3 Ci, mCi - 10 -6 Ci mikro kori. Ruterford (Pd) 1Rd \u003d 10 6 Bq \u003d 10 6 s -1 bo'lgan qo'shimcha tizimli birlik mavjud. Radioaktiv manbaning massa birligining faolligini tavsiflash uchun bu qiymat deyiladi o'ziga xos ommaviy faoliyat   va izotop faolligining uning massasiga nisbati tengdir. Solishtirma massa faolligi kilogrammga (Bq / kg) yoki Ci / kg, Ci / g yoki Ci / L ga teng bo'lgan Beckerellarda ifodalanadi.

Pozitron β + parchalanish, elektronni tortib olish va ichki konversiya

bu erda ν neytrino zarrasi, Q - issiqlik miqdori. Ushbu parchalanishda davriy jadvaldagi bitta element chap tomonga yo'naltiriladi.

Pozitron elektron kabi zaryadga ega bo'lgan zarrachadir, ammo ijobiydir

.

Masalan, fosfor izotopining yemirilishi:

Elektron tortib olishda yadro elektronning birini atomning ichki qobig'idan ushlaydi. Natijada atom protoni neytronga aylanadi.

Davriy jadvalda bolalar elementi chapga siljiydi

Elektron tortib olinishi bilan proton neytronga aylanadi

.

Masalan:

Parchalanishda α va β parchalanish sodir bo'lishi mumkin

Bunday holatlar, atomlarning yadrosi qo'zg'alish holatida bo'lganida, o'z energiyasining bir qismini ichki qatlamlarga (K, L, M) elektronlarga o'tkazganda mumkin. Natijada elektron atomdan ajralib chiqadi. Bunday elektronlar deyiladi ichki konversiya elektronlari. Shunday qilib, konversion elektronlarning emissiyasi yadroning qobiq elektronlari bilan to'g'ridan-to'g'ri elektromagnit o'zaro ta'siri natijasida yuzaga keladi. Konversiyalangan elektronlar doimiy spektrni beradigan beta elektronlardan farqli o'laroq, chiziqli energiya spektriga ega. Ichki konversiya sodir bo'lgandan so'ng, yirtilgan konversiya elektronining "bo'sh" joyi atomning elektron qobig'ida paydo bo'ladi. Uzoqroq qatlamlardan (yuqori energiya sathidan) elektronlardan biri xarakterli rentgen nurlanishining chiqarilishi bilan "bo'sh" joyga kvant o'tishni

Ionlashtiruvchi nurlanishning modda bilan o'zaro ta'siri.

Zaryadlangan zarralar va γ - fotonlar, materiyada tarqalib, elektronlar va yadrolar bilan o'zaro ta'sirlashadi, natijada modda va zarrachalar holati o'zgaradi.

Biror moddadan o'tayotganda zaryadlangan zarrachalarning (a va β) energiya yo'qotishining asosiy mexanizmi ionlash drayveridir. Zarralarning kinetik energiyasi muhit atomlarining qo'zg'alishi va ionlanishiga sarflanadi. Bu quyidagi parametrlar bo'yicha aniqlanadi: chiziqli ionlash zichligi i, S moddaning chiziqli to'xtash kuchi va o'rtacha chiziqli oraliq.

Ostida chiziqli zichlik   Ionizasyonlar i elementar yo'lda zaryadlangan ionlashtiruvchi zarracha tomonidan hosil qilingan bir xil belgining dn ionlari sonining nisbati tushunaman:. Chiziqli tormozlash qobiliyati   moddaning S dl moddaning elementar yo'lidan o'tish paytida yo'qolgan zaryadlangan ionlashtiruvchi zarrachaga bu yo'lning uzunligiga nisbati deyiladi. Chiziqli o'rtacha yurish   zaryadlangan ionlashtiruvchi zarrachaning R bu zaryadlangan zarraning o'rtacha bo'sh yo'lining boshi va oxiri orasidagi masofaning o'rtacha qiymati.

A zarrachalari uchun havodagi chiziqli ionlanish zichligi  a zarrachalarining havoda chiziqli to'xtash kuchi  . Havodagi a zarrachalar uchun o'rtacha chiziqli yo'l bir necha sm ni tashkil qiladi va tirik organizmda (10-100 mkm) uning yo'li to'g'ri va qarama-qarshi atomlarning yadrolari bilan to'qnashganda harakat yo'nalishini o'zgartiradi.

Β zarralar uchun     havoda va air zarralarning havodagi chiziqli to'xtash kuchi  . Β zarralar uchun R havoning o'rtacha chiziqli oralig'i 25 metrni, tirik organizmda esa 1 sm ni tashkil qiladi.

Zarralar ionlanish va qo'zg'alishdan tashqari boshqa jarayonlarga ham olib keladi:

1. Yadroning elektr maydoni bilan o'zaro ta'sirida zaryadlangan zarracha inhibe qilinadi va spektri asmda ko'rsatilgan bremsstrahlung rentgen nurlarini chiqaradi.

2. Agar elektron bu muhitda yorug'lik tarqalish tezligidan kattaroq tezlikda bir muhitda harakat qilsa, xarakterli Cherenkov nurlanishi (Cherenkov-Vavilov radiatsiyasi) yuzaga keladi.

3. Agar β + zarracha biror moddaga kirsa, elektron bilan o'zaro ta'sirlash ehtimoli ko'proq, elektron-pozitron juftining o'rniga ikkita gamma foton hosil bo'ladi. Sxemasi 4.3.4-rasmda ko'rsatilgan ushbu jarayon yo'q qilish deb ataladi. Yo'q qilish paytida paydo bo'ladigan har bir γ - fotoning energiyasi elektron yoki pozitronning qolgan energiyasidan kam bo'lmasligi kerak, ya'ni.

. Gamma nurlanishining materiya bilan o'zaro ta'siri.

Radioaktiv parchalanishda yadrolari bir necha keVdan bir necha MeV gacha bo'lgan energiya bilan gamma nurlarini chiqaradi. Gamma kvantasi materiyadan o'tayotganda deyarli uchta ta'sir tufayli energiyani yo'qotadi: fotoelektrik yutilish (fotoelektrik effekt), Komptonning tarqalishi (Kompton effekti) va elektron-pozitron juftlarining shakllanishi (juft shakllanish). Har bir ta'sirning kattaligi so'rilayotgan materialning atom soniga va fotoning energiyasiga bog'liq.

  Fotoelektrik yutilish.

Bu hν³ A sharti bilan amalga oshiriladi va bu erda A va atom ionlash ishidir (fotoelektr effektlarining diagrammasi 4.3.5-rasmda keltirilgan). Gamma kvantining energiyasi formulada hisoblab chiqiladi va 50 kV dan oshmaydi Gamma kvanti nurlantirilgan moddaning atomlarida K-qavatiga qaraganda tez-tez to'qnashib, o'z energiyasini to'liq o'tkazadi, yo'qoladi va elektron gamma kvantining energiyasini elektronni bog'laydigan energiyaga teng bo'lgan kinetik energiyani oladi. atomda Elektron bo'sh qatlamga l qavatdan k - qavatga, m qavatdagi elektron esa l qavatga va hokazo. O'tish paytida yorug'lik kvantlari chiqariladi, ular xarakterli rentgen nurlarini chiqaradilar. Xarakterli rentgen nurlanishining spektri sek.

Havoda va biologik to'qimalarda, agar nurlanish energiyasi 60 KeV tartibida bo'lsa, fotoelektrik effekt 50% ni tashkil qiladi. Eγ \u003d 120 keVda u 10% ni tashkil qiladi va 200 keV dan boshlab bu jarayon endi kuzatilmaydi. Bunday holda, Komptonning tarqalishi tufayli gamma nurlanishi susayadi.

  Kompton effekti.

Bu hν \u003e\u003e A va shartlari bilan qondiriladi.

γ - tashqi valent elektronlar bilan to'qnashuv energiyaning faqat bir qismini o'tkazadi. Ular bilan to'qnashgandan so'ng, γ - kvant harakat yo'nalishini o'zgartiradi va tarqaladi. Yadrodan ajralib chiqadigan elektronlar sezilarli kinetik energiyaga ega bo'lib, moddaning ionlanishiga olib keladi (ikkinchi darajali ionlanish). Kompton effektining sxemasi.4.3.7-rasmda keltirilgan.

Kompton effekti tufayli γ nurlanish susayadi. Bu ta'sir havo va biologik moddada 200 kV bo'lganida ahamiyatlidir