 |
Радиоэкология и радиационная защита 3 глава
|
|
|
|
Бета-излучение (β-излучение)– поток β-частиц, состоящий из электронов (отрицательно заряженных частиц) и позитронов (положительно заряженных частиц), испускаемых атомными ядрами при их β- распаде. См. Бета-лучи; Бета-распад.
Бета-лучи (β-лучи) – поток бета-частиц (электронов или позитронов), испускаемых атомными ядрами при их бета-распаде. См. Бета-излучение; Бета-распад.
Бета-распад (β-распад) – радиоактивные превращения атомных ядер, в процессе к-рых ядра испускают электроны и антинейтрино или позитроны и нейтрино. Это самопроизвольное превращение неустойчивого ядра в более устойчивое изобарное ядро, заряд к-рого отличается на ± 1. Ряд естественных и искусственных изотопов претерпевает распад с испусканием электронов или позитронов. Б.-р. может быть 3-х видов: 1) электронный β-распад; 2) позитронный β+-распад; 3) электронный K-захват.
Электронный β-распад характерен как для естественных, так и для искусственных радионуклидов, к-рые имеют излишек нейтронов. Этот распад характерен для тяжелых радиоактивных изотопов. Электронному β-распаду подвергаются около 46 % всех радиоактивных изотопов. При этом 1 из нейтронов превращается в протон, а ядро испускает электрон и антинейтрино. Заряд ядра и, соотв-но, атомный номер элемента при этом увеличиваются на единицу, а массовое число остается без изменения. При испускании β-частиц ядра атомов могут находиться в возбужденном состоянии, когда в дочернем ядре обнаруживается избыток энергии, к-рая не захвачена корпускулярными частицами. Этот излишек энергии может высвечиваться в виде γ-квантов.
Позитронный β+-распад наблюдается у нек-рых искусственных радиоактивных изотопов, у к-рых в ядре имеется излишек протонов. Он характерен для 11 % радиоактивных изотопов, находящихся в первой половине периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева (Z < 45). При позитронном β-распаде один из протонов превращается в нейтрон, заряд ядра и, соотв-но, атомный номер уменьшается на единицу, а массовое число остается без изменений. Ядро испускает позитрон и нейтрино. Позитрон, вылетев из ядра, срывает с оболочки атома «лишний» электрон или взаимодействует со свободным электроном, образуя пару «позитрон-электрон», к-рая мгновенно превращается в 2 γ-кванта с энергией, эквивалентной массе частиц. Процесс превращения пары «позитрон-электрон» в 2 γ-кванта получил название аннигиляции (уничтожения), а возникающее электромагнитное излучение – аннигиляционного. В данном случае наблюдается превращение одной формы материи (частиц вещества) в другую форму – γ-фотоны (см. Аннигиляция).
|
|
|
Электронный K -захват происходит в том случае, когда ядро атома захватывает электрон из ближайшего к ядру энергетического К-уровня. В рез-те 1 из протонов ядра нейтрализуется электроном, превращаясь в нейтрон. Порядковый номер нового ядра становится на единицу меньше, а массовое число не изменяется. Ядро испускает антинейтрино. Освободившееся место заполняется электроном из более удаленных от ядра энергетических уровней. Избыток энергии, освободившийся при таком переходе, испускается атомом в виде рентгеновского излучения. Электронный K-захват характерен для 25 % всех радиоактивных ядер, но в основном он типичен для искусственных радиоактивных изотопов, расположенных в др. половине периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева и имеющих излишек протонов (Z = 45–105). Только 3 естественных элемента претерпевают К-захват: калий-40, лантан-139, лютеций-176. Нек-рыеядра могут распадаться 2 или 3 способами: путем α- и β-распада и К-захвата. Калий-40 подвергается электронному распаду – 88 % и К-захвату – 12 %. Медь-64 превращается в никель (позитронный распад – 19 %, К-захват – 42 %, электронный распад – 39 %). См. Бета-излучение; Бета-частицы.
|
|
|
Бета-частицы (β-частицы) – электроны и позитроны, испускаемые атомными ядрами при их бета-распаде. Масса β-частиц в абсолютном выражении равна 9,1 х 10-28 г. Бета-частицы несут один элементарный электрический заряд и распространяются в среде со скоростью от 100 тыс. км/с до 300 тыс. км/с (т. е. со скоростью света) в зависимости от энергии излучения. Энергия β-частиц колеблется в значительных пределах. Это объясняется тем, что при каждом β-распаде радиоактивных ядер образующаяся энергия распределяется между дочерним ядром, β-частицами и нейтрино в разных соотношениях. Причем энергия β-частиц может колебаться от нуля до какого-то максимального значения. Максимальная энергия лежит в пределах от 0,015–0,05 МэВ (мягкое излучение) до 3–13,5 МэВ (жесткое излучение). Бета-частицы, имеющие определенный заряд, под действием электрического и магнитного полей отклоняются от прямолинейного направления движения. Обладая очень малой массой, они при столкновении с атомами и молекулами также легко отклоняются от своего первоначального направления, т. е. происходит их сильное рассеяние. Поэтому определить длину пути β-частиц очень трудно, т. к. этот путь слишком извилистый. Пробег β-частиц в связи с тем, что они обладают различным запасом энергии, также подвергается колебаниям. Длина пробега в воздухе может достигать 25 см, а иногда и нескольких метров. В биологических тканях пробег β-частиц составляет до 1 см. На путь пробега влияет также плотность среды. Ионизирующая способность β-частиц значительно ниже, чем α-частиц. Степень ионизации зависит от скорости: чем меньше скорость, тем больше ионизация. На 1 см пути пробега в воздухе β-частица образует 50–100 пар ионов (1000–25000 пар ионов на всем пути в воздухе). Бета-частицы больших энергий, пролетая мимо ядра слишком быстро, не успевают вызвать такой же сильный ионизирующий эффект, как медленные β-частицы. При потере энергии электрон захватывается либо положительным ионом с образованием нейтрального атома, либо атомом с образованием отрицательного иона. Будучи поглощенными, они могут вызвать летальный, мутационный, канцерогенный и другие опасные для живого организма эффекты. См. Бета-излучение; Бета-распад.
|
|
|
Бикини – атолл в Тихом океане, в архипелаге Маршалловы о-ва. Площадь – около 5 км2. На Б. в 1946 и в 1956 гг. США производили испытания ядерного (атомного и водородного) оружия. В рез-те этого подвергся частичному разрушению. См. Ядерное оружие.
Биоаккумуляция: 1) процесс накопления в почве химических элементов, неорганических и органических веществ в рез-те разложения остатков животных и растений (способствует увеличению количества гумуса, поддерживает высокое плодородие почвы); 2) процесс увеличения со временем количества определенных химических и радиоактивных веществ в организме (или в отдельных органах). См. Миграция радионуклидов в почве; Радиоактивное загрязнение лесной растительности.
Биогенная миграция элементов – перемещение химических элементов в природе в процессе жизнедеятельности растений, животных, микроорганизмов. См. Миграция радионуклидов в почве; Миграция техногенная.
Биогенные элементы – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые для их жизнедеятельности. Важнейшие Б. э.: О (составляет около 70 % массы организмов), С (около 18 %), Н (около 10%), N, B, S, Ca, K, Na, Cl. Б. э., необходимые организмам в ничтожных количествах, называются микроэлементами (Mg, Mn, Zn, I и др.).
Биогеохимические принципы Вернадского – принципы, открытые В. И. Вернадским в 1940 г.; фундаментальные законы, управляющие геохимической деятельностью живых организмов в биосфере. Они сводятся к следующему: 1) биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению; 2) эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, всегда идет в направлении, увеличивающим биогенную миграцию атомов биосферы. Б. п. В. должны учитываться в радиоэкологии и организации системы радиационной безопасности населения.
|
|
|
Биоиндикаторы – группы особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению к-рых судят об изменениях в среде, в т. ч. о присутствии и концентрации загрязнителей (пестицидов, радиоактивных веществ и др.). См. Растения-индикаторы.
Биологические методы – совокупность способов определения величины ионизирующих излучений (дозы), основанных на оценке уровня летальности живых организмов, степени лейкемии, количеству хромосомных аберраций, изменению окраски и гиперемии кожи, выпадению волос, появлению в выделениях дезоксицитидина и др. Все Б. м. не очень точны и менее чувствительны по сравнению с физическими. Однако они незаменимы в случае определения относительной биологической эффективности тяжелых частиц с большой энергией, а также при учете индивидуальных различий радиочувствительности живых организмов и их органов. См. Радиочувствительность.
Биологический эквивалент рентгена (бэр) – внесистемная единица эквивалентной дозы излучения, равная 0,01 Гр.
Биологическое накопление – концентрирование (накопление) ряда химических веществ (пестицидов, тяжелых металлов, радионуклидов и др.) в трофических цепях экосистемы. Накопленные вещества могут вызвать мутагенный, тератогенный, канцерогенный, летальный и др. отрицательные эффекты (Правило биологического усиления). Попадая в окружающую среду, радионуклиды часто рассеиваются и разбавляются. Но они могут различными способами накапливаться в живых организмах при движении по пищевым цепям. Радиоактивные вещества могут также накапливаться в воде, почве, донных осадках или в воздухе, если скорость их поступления превышает скорость естественного распада. Поэтому небольшое и, казалось бы, безобидное кол-во радиоактивных веществ в окружающей среде может стать смертельно опасным для того или иного живого организма (См. Коэффициент накопления). Химические свойства радиоактивных изотопов сходны с химическими свойствами нерадиоактивных изотопов того же элемента. Накопление радиоактивного изотопа в живом организме не связано с его радиоактивностью, а просто в измеримой форме демонстрирует разницу концентраций данного элемента в среде и организме. Напр., радиоактивный йод (131I) накапливается в щитовидной железе точно так же, как и йод нерадиоактивный. Нек-рыерадионуклиды накапливаются в организмах благодаря своему химическому свойству с биогенными элементами. Напр., 90Sr включается в круговорот подобно кальцию, а 137Cs в живой природе ведет себя как калий. Коэффициенты накопления, как правило, бывают больше в бедных биогенными элементами почвах и водах, чем в богатых. Более интенсивное Б. н. наблюдается также в скудной растительности (напр., на покрытых лишайниками скалах арктической тундры). После аварии на Чернобыльской АЭС под влиянием ряда особых условий мясо северного оленя на севере Норвегии оказалось загрязненным примерно в 20 раз выше соответствующего предельно допустимого уровня. Повышенная влажность почв также способствует проникновению нек-рых радионуклидов в организмы растений и почвенных обитателей. См. Действие радиации биологическое; Миграция радионуклидов в почве.
|
|
|
Биологическое самоочищение – способность биоценозов и живых организмов нейтрализовать вредное воздействие загрязняющих веществ. За счет минерализации органических веществ, разрушения различных токсичных соединений и ряда др. процессов гидробионты способны кондиционировать среду, препятствовать ее отклонениям от нормы. Это явление широко используется при очистке сточных и питьевых вод.
Биологическое усиление (биомагнификация) – концентрирование, или накопление (как правило, 10–20-кратное), ряда химических веществ (напр., радионуклидов, пестицидов) в пищевых цепях. Нек-рые неразрушающиеся загрязнители не только накапливаются, но и часто биологически усиливаются по мере прохождения в биологических циклах и по пищевым цепям. Соединяясь с другими веществами окружающей среды, они могут образовывать новые ядовитые вещества. Единственный пока возможный способ очистки от таких загрязнителей – это их изъятие (экстракция) из системы жизнеобеспечения окружающей среды, что сопряжено с большими расходами. См. Правило биологического усиления.
Биотические факторы – разнообразные отношения, в к-рые вступают организмы друг с другом в процессе жизнедеятельности. В экологии выделяют следующие Б. ф.: 1) нейтрализм – отсутствие взаимного влияния между 2 организмами; 2) непосредственная конкуренция – активное противодействие одной популяции (вида, особи) др.; 3) опосредованная конкуренция – совместное использование одного к.-л. фактора или ресурса (напр., пищевого объекта), но без непосредственных столкновений; 4) аменсализм – подавление одной популяции др., не испытывающей обратного влияния подавляемой; 5) паразитизм – жизнь одних организмов за счет тканей и соков др. организмов, т. е. хозяев; 6) хищничество – нападение одних животных на др. и поедание их; 7) комменсализм – популяция одного вида получает выгоды от объединения с другим видом, для к-рого это объединение безразлично; 8) протокооперация – взаимодействие популяций, полезное обоим объединяющимся видам, но не обязательное для них; 9) мутуализм (симбиоз) – полезное обоим видам объединение, обязательное для них; 10) антибиоз – выделение одними организмами к.-л. токсичных веществ, оказывающих негативное влияние на другие живые существа; 11) альтруизм – забота одних особей о благополучии др. особей своего вида (часто спасение ценой собственной жизни) и др. См. Фактор, Экологические факторы.
Биоочистка (биологическая очистка) – удаление посторонних или вредных агентов (в т. ч. радиоактивных веществ) из вод и почв с помощью живых организмов, способствующих фильтрации и/или разложению этих примесей и восстановлению первичных свойств среды.
Биоценоз – постоянно развивающаяся совокупность растений и животных, населяющих участок среды обитания с более или менее однородными условиями существования (биотоп), образовавшаяся естественно или под влиянием деятельности чел-ка. Б. характеризуется определенным видовым составом входящих в него организмов, а также определенными взаимоотношениями между этими организмами, с одной стороны, и со средой обитания, – с др.. Б. в совокупности с биотопом образует биогеоценоз. При полевых исследованиях границы Б. и связанного с ним биотопа определяются по изменениям растительного покрова, к-рые легко устанавливаются визуально. Т. о., растительность – главный индикатор биоценоза.
Блокировочные элементы – химические вещества, способные блокировать поглощение человеческим организмом радиоактивных элементов. Поступление в организм чел-ка радионуклидов можно существенно уменьшить, создав в нем резерв жизненно важных для него веществ. Составляя соответствующую диету, можно исключить дефицит кальция, калия и железа в организме чел-ка и тем самым заблокировать поглощение радиоактивных веществ (стронция, цезия и плутония).
Калий – блокировочный элемент цезия-137. При недостатке калия в организме происходит повышенное накопление его аналога – радиоактивного цезия (Sc137). Недостаток калия также отрицательно влияет на скорость выведения цезия. Напр., если у взрослого чел-ка период полувыведения цезия-137 из организма составляет около 90 дней, то при недостатке калия он увеличивается до 140–170 дней. Т.о., доза внутреннего облучения увеличивается почти в 2 раза. Калий присутствует в овощах (особенно в свекле), бобовых (горох, соя, фасоль), фруктах (урюк, курага, чернослив), ягодах (виноград, черная смородина), в изюме, чае, кофе, какао, сухом молоке, яичном порошке, хлебе, овсяной крупе, мясе, рыбе и др.
Кальций – блокировочный элемент стронция-90 (Sr90). Основной источник кальция – молоко имолочные продукты. В молоке кальций связан с белком и легко усваивается. При недостатке кальция в рационе повышается всасывание (с 20–30 % до 60–70 %) радиоактивного аналога кальция – стронция-90. Кальций в значительных концентрациях содержится в зеленых листовых овощах, капусте, фасоли, луке, турнепсе, бобовых (соевые бобы, молодой горох), семенах (миндаль, орех, семена подсолнечника), молочнокислых продуктах (молоко, творог, сыр), яйцах.
Железо – блокировочный элемент плутония-238 (238 Pu) и плутония-239 (239 Pu). Его радиозащитные свойства связаны с тем, что он способен блокировать плутоний-238, плутоний- 239 и продукт распада плутония – америций. Железо – важнейший кроветворный микроэлемент. В больших концентрациях содержится в мясных продуктах (почки, печень, мясо), в крупах (овсяная, гречневая), в луке, укропе, капусте, грецких орехах, бобах, горохе, яблоках, сливах, абрикосах, персиках и др. Суточная норма железа в рационе питания взрослого чел-ка – около 20 мг. Концентрация железа в 100 г. проса составляет 6,8 мг, овощах – 2 мг, морской капусте – 20 мг, семенах подсолнечника – 7 мг. При устойчивом дефиците железа в рационе питания его концентрацию в организме позволяет пополнить прием гематогена.
Йод – блокировочный элемент радиоактивного йода-131 (131I). Йод участвует в функционировании щитовидной железы, обменных процессах, повышает устойчивость иммунной системы организма. Авария на Чернобыльской АЭС привела к значительному выбросу в окружающую среду радиоактивного йода (йод-131) и, как следствие, к облучению щитовидной железы у значительной части населения Беларуси. Йод-131 относится к числу короткоживущих изотопов. В настоящее время в окружающей среде отсутствует. Однако, учитывая тот факт, что заболевания щитовидной железы в чернобыльских районах представляют собой достаточно широко распространенную патологию, обогащение диеты йодом по-прежнему яв-ся весьма актуальной задачей. Лидером по содержанию природного йода яв-ся морская капуста (20000–30000 мкг/100 г продукта). Недостаток йода в организме может быть восполнен также медицинскими препаратами «Антиструмин» и «Йодомарин».
Таблица 2 – Основные радиоактивные элементы, их химические аналоги и нек-рыепродукты питания, содержащие блокировочные элементы
| Радиоактивный элемент | Его химический аналог (блокировочный элемент) | Продукты питания, содержащие блокировочные элементы |
| Стронций -90 | Кальций | Сыры твердые, сыры плавленые, молоко коровье, творог, кефир, молоко сухое, молоко сгущенное с сахаром, лук зеленый (перо), крупа овсяная, горох, фасоль и др. |
| Цезий-137 | Калий | Курага, урюк, морская капуста, рыба морская, грибы свежие (напр., шампиньоны), картофель, шпинат, щавель, горох, фасоль, мука ржаная, мука пшеничная, абрикосы, цитрусовые, виноград, груши, яблоки, чернослив, орехи грецкий и др. |
| Плутоний-238, 239 | Железо | Печень, мясо, гречневая крупа, овсяная крупа, горох, яблоки, сливы, груши, абрикосы, гранатовый сок, лук, салат, укроп, щавель, морская капуста и др. |
| Йод-131 | Йод | Морская капуста, листовые овощи (салат и др.), капуста брокколи, грецкий орех и др. |
Организация рационального питания с учетом Б. э. может дать положительный эффект лишь в том случае, если продукты питания, предназначенные для блокировки или связывания радионуклидов, будут сами «радиационно-чистыми». См. Пища; Питание; Способы уменьшения концентрации радионуклидов в основных продуктах питания при кулинарной обработке.
Брахитерапия – лечение пациента излучением с использованием источников излучения, помещенных в тело пациента в закрытом или открытом виде.
Бэр – внесистемная единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения. Обозначается – бэр. 1 бэр = 0,01 Зв = 0,01 Дж/кг. До 1969 г. единица бэр определялась как биологический эквивалент рентгена (отсюда название).
-В-
Весовой множитель излучения, wR – значение, на которое умножается поглощенная доза в ткани или органе для учета относительной биологической эффективности излучения с точки зрения индуцирования стохастических эффектов при малых дозах, в результате чего получается значение эквивалентной дозы.
Рекомендованные значения весового множителя излучения
| Вид излучения | wR |
| Фотоны | 1 |
| Электроны и мюоны | 1 |
| Протоны и заряженные пи-мезоны | 2 |
| Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра | 20 |
| Нейтроны | Постоянная функции энергии нейтронов
|
Примечание. Все значения относятся к излучению на теле или – в случае внутренних источников излучения – к излучению, испускаемому находящимися в нем радионуклидами.
Вещество – вид материи, совокупность дискретных (прерывных) образований, обладающих массой покоя (атомы, молекулы и то, что из них построено). Наиболее распространенное в природе В. – вода. Различают органические и неорганические вещества. Чем сложнее структура В., тем более разрушительное воздействие на него оказывает ионизирующее излучение. Поэтому максимальное разрушительное воздействие радиация оказывает на наиболее высокоорганизованные белковые молекулы, к-рые образуют биологические ткани. На неорганические вещества влияние может оказывать только мощный поток ионизирующего излучения, действующий с большой дозовой нагрузкой в течение длительного времени. Примером такого воздействия яв-ся «радиационное старение» материалов, из к-рых изготавливается активная зона ядерных реакторов. См. Вещество антропогенное; Вещество вредное; Вещество живое; Вещество косное; Вещество радиоактивное.
Вещество антропогенное – химическое соединение, включенное в земные сферы благодаря деятельности чел-ка. Различают: 1) антропогенное вещество, входящее в естественный круговорот, а потому рано или поздно утилизируемое в экосистемах; 2) искусственные соединения, чуждые природе, – очень медленно разрушаемые живыми организмами и абиотическими агентами и остающееся вне естественного обмена веществ. Эти последние накапливаются в биосфере и служат угрозой для жизни людей. Особым случаем В. а. являются химические соединения и элементы, естественно входящие в природные образования, но перемещаемые человеком из одних геосфер в др. сферы или искусственно концентрируемые им. Примерами таких соединений и элементов могут служить: 1) тяжелые металлы, извлекаемые человеком из глубин Земли на ее поверхность и здесь рассеиваемые; 2) радиоактивные вещества, в естественных условиях обычно рассредоточенные на больших пространствах и в небольших концентрациях.
Вещество вредное – вещество, к-рое при контакте с организмом чел-ка может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными м-дами как непосредственно в процессе контакта с веществом, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Вещество живое – совокупность живых организмов биосферы. Обладает массой, химическим составом и биогеохимической энергией. В составе В. ж. обнаружено около 40 химических элементов, к-рые в рез-те его деструкции попадают во внешнюю среду, в той или иной мере включаются в состав абиотического компонента экосистемы и вновь вовлекаются в процесс биосинтеза. Наибольшее значение имеют кислород, водород, углерод, азот, сера и фосфор, входящие в состав белков, жиров и углеводов. По сравнению с веществом косным В. ж. более карбоксилировано, гидрогенизировано и гидратировано. В. И. Вернадский показал, что живое и неживое в биосфере неразрывно связаны между собой общей историей химических элементов, результатом к-рой являются биогеохимические циклы. Общая масса В. ж. Земли составляет 85–100 млрд. т сухого органического вещества. В биосфере В. ж. выполняет ряд фундаментальных функций (газовую, окислительную, восстановительную, концентрирования рассеянных на Земле химических элементов и др.). Термин «живое вещество» в науку ввел Вернадский В. И. (1940 г.). См. Биосфера; Вещество; Вернадский В. И.; Биогеохимические принципы Вернадского.
Вещество косное – вещество, образуемое процессами, в к-рых живое вещество не участвует (продукты тектонической деятельности, метеориты и др.). Часто вместо термина «В. к.» употребляют термины «минеральные элементы», «неорганическое вещество», «абиогенное (абиологическое) вещество». Термин введен в науку Вернадским В. И..
Вещество радиоактивное – вещество, к-рое в любом агрегатном состоянии содержит радионуклиды с активностью. Все виды работ с В. р. должны соответствовать утвержденным нормам радиационной безопасности и установленным санитарным правилам. См. Радиоактивные вещества.
Взаимодействие атомов деления с веществом – передача осколками деления энергии облучаемому веществу. Осколки деления представляют собой многозарядные (заряд достигает 20) ионы с массовым числом 72–166, к-рые возникают при делении ядер тяжелых изотопов: 235U, 238U, 239U. В процессе деления возникает около 80 первичных продуктов, из к-рых только 6 являются стабильными. Массовые числа осколков легких изотопов находятся в области А = 72–116 (Br, Kr, Zn, Y, Mo, Ru), тяжелых изотопов – в области А = 117–166 (Te, J, Xe, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sb). Энергия осколков составляет от 40 до 120 МэВ. Эта энергия в основном затрачивается на ионизацию и возбуждение атомов и молекул. Столкновение осколков с ядрами приводит к постепенному уменьшению заряда по всей длине пробега. В противоположность ионизационному эффекту, вызываемому α-частицами, плотность ионизации понижается к концу пробега. С уменьшением заряда уменьшаются потери на ионизацию и возбуждение и увеличиваются потери на упругое столкновение с ядрами.
Взаимодействие заряженных частиц с веществом – передача энергии заряженными частицами облучаемому веществу. При прохождении через вещество заряженная частица теряет свою энергию, вызывая ионизацию и возбуждение атомов до тех пор, пока общий запас энергии уменьшится настолько, что частица утратит ионизирующую способность. В зависимости от знака заряда при пробеге частицы в веществе она, испытывая электростатическое взаимодействие, притягивается или отталкивается от положительно заряженных ядер. Чем больше масса летящей частицы, тем меньше она отклонятся от первоначального направления. Поэтому траектория протонов и более тяжелых ядерных частиц практически прямолинейна, а траектория электронов сильно изломана вследствие рассеяния (отклонения) на орбитальных электронах и ядрах атомов. Этот вид взаимодействия легких частиц (электронов), при к-ром практически меняется лишь направление их движения, а не энергия, называют упругим рассеянием. При таком взаимодействии электрон передает лишь небольшую часть своей энергии ядру и меняет первоначальное направление движения. При прохождении электрона очень высокой энергии вблизи ядра наблюдается неупругое рассеяние (торможение). При этом скорость летящего электрона снижается и часть его энергии испускается в виде фотона тормозного излучения. См. Тормозное излучение. При неупругом рассеянии наблюдается также взаимодействие частиц с электронами облучаемого вещества, вызывающее ионизацию или возбуждение атомов. Траектория электрона в веществе имеет сложный вид, связанный с характером взаимодействия. На начальном участке траектория электрона рассеивается под небольшими углами. Его траектория мало отличается от прямой линии. С уменьшением энергии электрона (а она колеблется от 20 КэВ до 13,5 МэВ) угол рассеяния увеличивается, и электрон начинает двигаться по извилистой кривой. Т. о., основными закономерностями взаимодействия электронов высокой энергии с веществом являются:
– при неупругих столкновениях энергия затрачивается на ионизацию и возбуждение атомов среды, частично на преобразование в тормозное излучение;
– при упругих столкновениях энергия преобразуется непосредственно в тепловое движение;
– в легких веществах (Z < 13) тормозное излучение становится заметным при энергиях электрона больших, чем 10 МэВ (при меньших энергиях преобладают потери энергии на ионизацию);
– первичные электроны создают положительные ионы и вторичные электроны;
– траектория электронов при больших энергиях близка к линейной (при уменьшении энергии электрон из-за рассеяния начинает двигаться по извилистой прямой);
|
|
|
